...И до 1990 года

Съезд и наука (Академик Марчук Г.)

Условия, в которых народное хозяйство

будет развиваться в 80-е годы, делают

еще более настоятельным ускорение

научно-технического прогресса. В большом

значении науки убеждать никого не приходится.

Партия коммунистов исходит из того,

что строительство нового общества без науки

просто немыслимо.

Л. И. Брежнев

Благосостояние советского человека... Нет для Коммунистической партии и правительства задачи важнее и ответственнее: любые планы развития народного хозяйства в нашей стране - это прежде всего забота о благе каждого труженика. Выполняя пятилетку за пятилеткой, ставя новые и все более сложные проблемы перед отраслями мы неуклонно наращиваем экономическую мощь государства, а значит, и возможности каждой семьи.

Рассказывает академик Гурий Иванович Марчук

И в решениях XXVI съезда КПСС, в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года» четко выражена та же неизменная цель: обеспечить дальнейший рост благосостояния советских людей. А это значит очень многое — ведь в понятие благосостояния, как известно, входят самые разные жизненно важные аспекты, которые характеризуют наше социалистическое общество. Это не только надежное материальное обеспечение, но и широкие права на получение общего и специального образования, на культурное и физическое развитие. Это и совершенствование работы системы здравоохранения, и улучшение производственных и жилищных условий, всех видов транспорта, и так далее.

Совершенно очевидно, что в одиннадцатой пятилетке предстоит решить немало крупных проблем: ускорение научно-технического прогресса и перевод экономики на интенсивное развитие — более рациональное использование производственного потенциала страны, всемерную экономию всех видов ресурсов и улучшение качества работы.

Ясно также, что ни одна из этих проблем не может быть решена без самого активного участия науки. В своем докладе на XXVI съезде КПСС Леонид Ильич Брежнев особенно подчеркнул: «...строительство нового общества без науки просто немыслимо». Чтобы более наглядно представить это, вернемся немного назад в историю.

В первые годы Советской власти, да и пожалуй вплоть до Великой Отечественной войны нашей главной задачей было вовлечь все трудовое население в сферу общественного производства. В то время, если стране требовалось, к примеру, в два раза больше тракторов, строили в два раза больше заводов. То есть шли по экстенсивному пути развития экономики. И добились отличных результатов. Накануне войны с фашизмом наша страна из отсталой аграрной превратилась в передовую индустриальную державу. Это дало немалые силы для развития народного хозяйства, для укрепления оборонного потенциала, который блестяще проявился в ходе Великой Отечественной войны, хотя тем, кто не знал динамизма нашего общества, тогда мало верилось, что мы выстоим. Но мы выстояли.

Напомню: в те суровые годы страна потеряла 20 миллионов человек и получила в наследие разрушенную и разграбленную вплоть до Волги промышленность. Но мы не просто ее восстанавливали, а вели эту работу на новой технической основе. Возросла роль инженеров, ученых, конструкторов и самого научно-технического прогресса. О нем еще не говорили так часто, однако отношение партии, государства, народа к ученым уже формировало то значение, которое затем было придано объединению науки и производства.

Перед XXIV съездом КПСС было совершенно ясно, что все трудовые ресурсы страны вовлечены в сферу общественного производства. Возможностей увеличивать его и дальше не стало — для этого просто не хватало людей. Поэтому партия и правительство поставили тогда перед нашим народом, перед учеными, инженерами новую задачу: развивать общественное производство за счет роста эффективности существующих ресурсов — трудовых, сырьевых, энергетических.

А XXV съезд КПСС уже наметил конкретную программу строительства нашего общества на базе научно-технического прогресса. Результаты десятой пятилетки безоговорочно подтвердили, насколько огромна роль науки в развитии народного хозяйства. Некоторые данные, на мой взгляд, чрезвычайно характерны. Три четверти прироста прибыли в промышленности получены в одном только 1980 году за счет внедрения новой техники. Затраты же на внедрение теперь окупаются за 2 года и 9 месяцев, то есть в два с лишним раза быстрее, чем окупаются капитальные вложения, пошедшие на расширение производственной базы. Это значит, что затраты на науку и новую технику наиболее верное средство повысить эффективность общественного производства. Вот в чем эта эффективность выразилась.

В среднем за год осваивалось и поступало в серийное производство 3,5 тысячи новых видов оборудования, аппаратов, приборов и материалов. Значительно возросло внедрение прогрессивных технологических процессов, средств механизации и автоматизации производства. В промышленности за истекший период начали работать около 50 тысяч механизированных поточных и автоматических линий, переведено на комплексную механизацию и автоматизацию 20 тысяч участков, цехов и производств.

Новые машины и оборудование, прогрессивные технологии и новые методы организации улучшили показатели всего технического уровня производства. Значительные изменения, в частности, произошли в энергетике. На основе научных исследований и разработок сегодня строятся крупные атомные электростанции с реакторами мощностью в миллион киловатт; начато строительство энергоблоков мощностью в 1,5 миллиона киловатт, идет работа над созданием еще более мощных энергоблоков.

На Белоярской АЭС введен в эксплуатацию самый крупный в мире атомный энергоблок с реактором на быстрых нейтронах мощностью 600 тысяч киловатт. Новый реактор позволяет в 30—40 раз повысить эффективность использования атомного топлива.

В черной металлургии организовано промышленное производство листовой электротехнической стали в рулонах с термостойким электроизоляционным покрытием и низкими потерями.

Для металлургических предприятий изготовлено уникальное оборудование — машины непрерывной разливки стали, а также универсальный прокатный стан производительностью 1,5 миллиона тонн в год. Решена крупная научно-техническая проблема заготовок осей методом винтовой прокатки. Процесс этот полностью механизирован, а на основных операциях автоматизирован.

В цветной металлургии внедрена высокопроизводительная техника для разработки россыпных месторождений редких минералов в северных районах страны. В машиностроении освоена серия роторных экскаваторов мощностью до 5 тысяч кубометров в час, внедрение которых позволяет повысить производительность труда в 1,5—2 раза.

Созданы и уже эксплуатируются горные машины и оборудование для комплексной механизации добычи угля открытым и подземным способами. В богатейших разрезах Восточной Сибири работает высокопроизводительная техника, в том числе экскаватор с ковшом емкостью 100 кубометров и стрелой длиной в 100 метров для вскрышных работ по прогрессивной, так называемой бестранспортной системе. В результате производительность труда здесь в 3—4 раза выше, а себестоимость в 2—3 раза ниже, чем при транспортной системе.

В минувшую пятилетку начался выпуск автомобилей-самосвалов грузоподъемностью в 75 тонн, автопоездов КамАЗ и ряда моделей легковых автомобилей семейства ВАЗ.

Созданы пластмассы, которые способны заменить дефицитные стали. В ряде случаев эти пластмассы даже превосходят металл по физико-механическим и эксплуатационным свойствам. Одна тонна пластмасс заменяет в среднем 5 тонн металла!

Впервые в мире разработаны принципиально новые технологические методы получения синтетических нитей, которые в 1,5 раза прочнее нитей, полученных традиционным способом.

В эти же годы проводился и целый комплекс мер для снижения потерь сельскохозяйственного сырья и продуктов при хранении. Это и новые виды укрытий, и автоматическое поддержание температурно-влажностного режима и т. д.

Подобных фактов в самых разных сферах народного хозяйства можно привести множество. Но особенно важен итог: масштабы использования научно-технических достижений в стране значительно выросли.

За годы Советской власти создана мощная научно-техническая и производственная база. Она дала возможность вести исследования практически по всем направлениям науки и техники. Всесторонне развивается наука и в союзных республиках, где есть академии наук, университеты, отраслевые научные учреждения.

Открытия и достижения советских ученых в десятой пятилетке обогатили все основные разделы науки, стали источником перспективных научных направлений, фундаментом развития новых путей технического прогресса. Созданы такие современные отрасли, как атомное машиностроение, космическая техника, электронная и микроэлектронная промышленность, лазерная техника, производство искусственных алмазов и других синтетических материалов.

Сегодня фундаментальные исследования в физике элементарных частиц направлены на решение ряда важных задач ядерной физики и в первую очередь техническое совершенствование ядерной энергетики. Работы в электронике, оптике, радиофизике и физической электронике, физике твердого тела и низких температур позволили создать новые типы лазеров, оптических и радиоэлектронных приборов, новые средства передачи и переработки информации, конструкционные, полупроводниковые, сверхпроводящие и другие материалы, а также технически ценные кристаллы.

Ведутся самые широкие работы по всему комплексу химических наук, и в первую очередь по синтезу химических соединений для получения веществ и материалов с заданными свойствами, созданию новых, непрерывных химико-технологических процессов, которые обеспечивают интенсификацию химического производства.

Расширяются исследования в молекулярной биологии, в изучении физико-биологических основ жизнедеятельности человеческого организма, чтобы решить проблемы сердечно-сосудистых, онкологических и других заболеваний. Интенсивно разрабатываются и методы генетики, связанные с выведением новых сортов растений и высокопродуктивных пород сельскохозяйственных животных, создаются научные основы рационального использования и охраны почв, недр, растительного и животного мира, воздушного и водного бассейнов.

Продолжаются поиски в области теоретической и прикладной математики, работы по совершенствованию физических и математических основ электронно-вычислительной техники, что позволит ускорить создание высокоэффективных систем управления сложными технологическими процессами, агрегатами и производствами.

Вот далеко не исчерпывающая характеристика позиций, которые занимает современная советская наука. Но думается, и она дает возможность представить уровень, той «стартовой площадки», с которой начинает путь одиннадцатая пятилетка.

В эти годы и в период до 1990 года науке и технике предстоит сделать еще больше. И главное — значительно расширить фронт поисков по многим новым важным направлениям — фундаментальные и прикладные исследования в молекулярной биологии и генетике, робототехнике, ядерной и термоядерной энергетике, лазерной и криогенной технике...

Но здесь нельзя не сказать об особых обстоятельствах, в которых предстоит вести работу по ускорению научно-технического прогресса.

Прежде всего речь идет о сокращении прироста трудоспособного населения. В одиннадцатой пятилетке он будет значительно меньше, чем в десятой: это дают себя знать последствия войны. Экономия трудовых ресурсов — первое и обязательное условие развития научно-технического прогресса.

Второй основной его компонент — энергетика.

Темп роста национального продукта на душу населения точно следует за темпом роста энергетики. Что это значит? Это значит, что сейчас наука и техника — научно-технический прогресс — достигли такого уровня, когда имеется громадное количество новых идей и решений, но они не могут быть реализованы только потому, что не хватает энергетических ресурсов. Поэтому сейчас проблема энергетики стала социальной и даже политической проблемой. Конфликты между государствами, порой приводящие к войнам, как, например, на Ближнем Востоке сегодня, — это в значительной мере вопросы энергетических ресурсов.

То, что происходит в области энергетики — во взаимодействии между странами капиталистического мира, — это проявление более широкого кризиса, который будет, безусловно, углубляться по мере нарастания общего кризиса капитализма, предсказанного В. И. Лениным, увеличения разрыва между капиталистическими и развивающимися странами, а также разрыва между возрастающим количеством идей и возможностями их реализовать.

Третий компонент научно-технического прогресса — это природные ресурсы. Современному промышленному производству, кроме энергетики, нужны железная руда, цветные металлы, всевозможное минеральное сырье, обыкновенная вода и т. д. Поэтому минеральные ресурсы сейчас тоже приобретают как политическое, так и колоссальное экономическое значение. Часть их, находящаяся в доступных условиях, в значительной степени исчерпана, и процессы добычи сырья усложнились. За последние 20 лет средняя глубина нефтяных скважин, например, возросла в два раза, углубляются и угольные шахты, рудники, карьеры. Естественно, усложняется и дорожает добывающее оборудование.

Наша страна располагает всеми необходимыми ресурсами, которые нужны для жизни общества. Сегодняшнее же обострение отношений с капиталистическим миром еще больше обязывает советскую промышленность удовлетворять все потребности народного хозяйства за счет собственных ресурсов и производств.

Конечно, продавать и покупать мы будем и будем использовать экономические связи с другими странами, но мы должны быть уверены прежде всего в себе — нам нужно в любых ситуациях иметь все необходимое для жизни нашего общества.

Таковы вкратце те особые обстоятельства, в которых предстоит ускорять научно-технический прогресс в нашей стране. Решать его ключевые проблемы. Что же это за проблемы?

Самая важная из них — как управлять развитием научно-технического прогресса в столь непростых условиях.

Успешное выполнение народнохозяйственных задач во многом зависит от того, насколько органично соединены научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы с производством. Решающее звено здесь — внедрение научных открытий и изобретений в практику. Сегодня темп научно-технического прогресса зачастую сдерживается не отсутствием перспективных исследований и идей, разработок и изобретений, а их медленным массовым освоением.

Поэтому очень важно сейчас — совершенствовать планирование и управление на всех этапах цикла «наука — производство». Анализ состояния промышленности и в какой-то мере техники сельского хозяйства показал, что нашей стране необходимы целевые комплексные научно-технические программы. Такие программы — главный стержень научно-технического прогресса.

В 1981 году было подписано специальное постановление трех ведомств нашей страны — Госплана СССР, Академии наук СССР и Государственного комитета по науке и технике — о развитии научно-технического прогресса на базе целевых комплексных программ. До постановления Государственный комитет по науке и технике был ответствен лишь за организацию научных исследований, за их развитие, за формирование образца, созданного на основании результатов исследований, наконец, за прием образца межведомственной Государственной комиссией. И на этом деятельность комитета заканчивалась. Внедрение в производство, вложение капитальных затрат на выпуск новых изделий в широком масштабе — такую программу создавали сами отрасли, подхватывая по своей инициативе то, что было сделано Государственным комитетом по науке и технике.

Так, шаг за шагом, год за годом разрыв между накоплением результатов научных исследований и их реализацией увеличивался. Сегодня соотношение объема (80 процентов занимают научно-исследовательские работы и лишь 20 — опытно-конструкторские) требует корректировки, потому что на последние идет примерно в четыре раза больше времени — ведь идею надо реализовать и воплотить уже в образце, который и станет прототипом производственного изделия.

Сейчас, когда научные открытия нужно эффективно внедрять в народное хозяйство, диспропорция недопустима.

Короче говоря, мы должны совершенствовать весь цикл планирования с тем, чтобы обеспечить согласованную работу всех звеньев научно-производственного комплекса. На современном этапе такую эффективную систему и представляет собой целевой метод планирования. Его основное достоинство — четкая ориентация на конечные результаты. А комплексная научно-техническая программа — это координирующий механизм, который согласовывает усилия всех звеньев, начиная от исследований и кончая серийным производством, чтобы сконцентрировать научные, материальные и финансовые ресурсы для достижения планируемых конечных результатов в промышленности, сельском хозяйстве, производстве товаров народного потребления.

На 1981—1985 годы Государственный комитет СССР по науке и технике, Госплан СССР и Академия наук СССР разработали и утвердили 170 комплексных программ научно-технического прогресса.

Сконцентрировав главное внимание на программах, вовлекая в эту работу все министерства и ведомства, большое число ученых, научно-исследовательские институты, конструкторские бюро, удалось сформировать программы научно-технического прогресса двух типов: целевые научно-технические и программы по решению важнейших научно-технических проблем.

Эти программы формировались больше года. В результате была выбрана 41 очень крупная научно-техническая проблема; решение их уже в этом пятилетии должно дать масштабную реализацию новейшей техники. Они легли в основу целевых программ. А 129 других программ предусматривают использование научно-исследовательских результатов главным образом в следующей, двенадцатой пятилетке.

Уточним еще раз. Целевые программы — это те, которые направлены на масштабную реализацию научно-технических разработок уже в одиннадцатой пятилетке: есть конкретная реальная цель, которая должна быть достигнута в текущем пятилетии. Таких программ 41, а программы по решению важнейших научно-технических проблем — это фактически задел на следующую пятилетку. Их у нас 129, и масштабная реализация их результатов предполагается в основном в двенадцатой пятилетке.

Так в конечном итоге появилась некая плановая структура — основа для формирования главной научно-технической политики в стране.

Суть программ состоит в том, что создаются условия, когда решение одной проблемы удовлетворяет нужды всех отраслей. Например, программа повышения отдачи нефтяных пластов. Из каждого пласта, как известно, мы извлекаем несколько меньше половины нефти, другая половина остается в земле. Суметь уменьшить этот остаток — значит серьезно улучшить общий энергетический баланс страны.

Еще пример. Одна из важнейших современных тенденций в развитии научно-технического прогресса — экономия человеческого труда. Если каждая организация внесет свой вклад в такую экономию, то будет сделан серьезный шаг на пути развития научно-технического прогресса, ведь только в отраслях машиностроения около 40 процентов работающих все еще заняты ручным трудом. Значит, если поставлена цель повысить производительность труда этого огромного контингента людей, то надо хорошо продумать, как ее достичь. Выход, естественно, может быть только один: нужно активно заниматься механизацией и автоматизацией производственных процессов, чтобы исключить физический ручной труд. Вспомним: когда-то на смену ему пришел первый автомат. Он сделал большое дело в нашей стране, поскольку заменил труд особенно тяжелый и монотонный. Но этот автомат был настроен, как правило, лишь на одну операцию: когда требовалось расширить круг этих операций, оборудование обновляли. Однако динамика развития технических и производственных решений сейчас настолько стремительна, что подобные автоматы пришлось бы менять буквально через месяц или месяцы.

Поэтому-то и родилась мысль соединить автоматы с электронно-вычислительной техникой. Сегодня в стране есть немало предприятий, оснащенных станками с числовым программным управлением, а то и комплексом таких станков, которые образуют настоящие автоматические технологические линии. Создание таких линий — главное звено одной из научно-технических программ в области машиностроения.

Программа автоматизации производства на одиннадцатую пятилетку и составлена с учетом этой новой потребности — оснащения производств технологическими линиями.

Сейчас в нашей стране работает около четырех тысяч роботов, но мы еще не создали единую концепцию их применения, она формируется, но именно им принадлежит будущее. Подавляющая часть роботов, которых выпускает наша промышленность, по своему техническому уровню не только соответствует, но и превосходит зарубежные образцы.

Автоматизации тоже предстоит пережить новую техническую революцию. Она связана вот с чем. Долгое время мы создавали приборы и устройства, которые работающим с ними специалистам казались самыми эффективными. Но если внимательно исследовать, скажем, современный автомобиль: как сгорает горючее в двигателе, как подается смесь в карбюратор, работает зажигание и т. д., — то окажется, что режимы всех этих процессов отнюдь не оптимальны. В чем же выход из положения? Как сделать любое индивидуальное устройство совершенным?

Вот тут и приходит на помощь новое — так называемая микропроцессорная вычислительная техника.

Микропроцессор представляет собой миниатюрное устройство, которое умещается в спичечном коробке. Но он может делать то, что делает большая вычислительная машина: подавать сигналы, вырабатывать управляющие команды, передавать и обрабатывать информацию и т. д. Недавно в ООН было подсчитано, что микропроцессоры в ближайшие десять лет найдут применение в тысячах различных устройств. Даже в бытовую технику, начиная со стиральных машин и кончая телефонами, автомобилями и т. д., будут встроены управляющие микропроцессоры, которые и станут выполнять заданные программы.

В связи с этим Государственный комитет СССР по науке и технике вместе с отраслями промышленности, с передовыми предприятиями тоже сформировал сейчас специальную научно-техническую программу, в которой нашло отражение ускоренное использование микропроцессорной техники. В создаваемых электронных машинах, приборах на заводах Министерства приборостроения и в других ведомствах микропроцессоры уже завоевывают свое место. Например, в автоматизации проектно-конструкторских работ, в обработке информации, в имитаторах, которые, прежде чем создается какой-то сложный объект, имитируют его работу и так далее.

В будущем самое широкое применение получит именно такая техника. Техника, которая бережет для народного хозяйства трудовые ресурсы.

Приведу еще примеры, поясняющие те принципы и тенденции, на которых базируются научно-технические программы одиннадцатой пятилетки.

Большое место в них, естественно, занимают вопросы дальнейшего развития топливно-энергетического комплекса. Сейчас около половины топливно-энергетического баланса занимает нефть и около четверти — уголь. Хотя прогнозные запасы нефти в стране достаточно велики, значительная их часть (по сравнению с уже эксплуатируемыми) находится в труднодоступных районах и в месторождениях меньших масштабов. Значит, себестоимость нефти, добытой из этих месторождений, будет намного выше.

Съезд и наука

Поэтому предполагается существенно снизить долю нефти в топливе, чтобы в дальнейшем использовать ее в основном как химическое сырье. В топливно-энергетическом балансе возрастет роль угля и природного газа. Увеличение производства электроэнергии в стране, как это и указано в «Основных направлениях», намечено осуществить за счет развития атомной энергетики. На решение этих крупных проблем и нацелены научно-технические программы.

Кроме освоения экономичных энергоблоков — атомных реакторов повышенной единичной мощности, в предстоящие годы предусмотрено широко использовать атомную энергию в двух новых направлениях. Во-первых, в теплоэлектроцентралях, вырабатывающих и тепло и электроэнергию; во-вторых, в станциях теплоснабжения, каждая из которых может обеспечить теплом город с многотысячным населением. Учитывая, что на выработку тепла расходуется в полтора раза больше нефти, угля и газа, чем на производство электроэнергии, эта сфера применения атомной энергии чрезвычайно перспективна.

Подавляющая часть прироста добычи угля будет обеспечиваться за счет открытых разработок Канско-Ачинского, Кузнецкого и Экибастузского бассейнов. Для угольного топлива нужно создать новые типы парогенераторов и другого электрооборудования, разработать эффективные виды транспортировки этих энергоресурсов в европейскую часть страны.

В снабжении тепловых электростанций углем будет использоваться гидротранспорт. В нашей стране впервые ведется строительство такого трубопровода Белово — Новосибирск протяженностью 250 километров. Его производительность — 4,3 миллиона тонн в год.

Важное народнохозяйственное значение будет иметь промышленное производство синтетических моторных топлив на базе угля. Планируемые исследования должны создать экономичные способы переработки канско-ачинских углей в облагороженные твердые, жидкие, газообразные виды топлива и химическое сырье.

Усовершенствуется также добыча и переработка традиционных топливно-энергетических ресурсов. Широко станут применяться новые технологические методы, чтобы повысить нефтеотдачу. Например, такой, как закачка в пласт поверхностно-активных веществ, полимерных и щелочных растворов, двуокиси углерода, серной кислоты. Для транспортировки значительных объемов природного газа в центральные районы страны намечен быстрый переход на прокладку многослойных труб, выдерживающих давление в 100—120 атмосфер.

Следующая глобальная задача — экономия металла. Производим мы его много, но не всегда ответственно используем. Наши машины, например, очень тяжелы. Есть ли возможность повысить качество металла? Да, есть. В первую очередь надо развивать порошковую металлургию. Она — главный ключ к решению многих проблем, над которыми работают ученые. Что же это за металлургия? Что она дает народному хозяйству?

Постараюсь показать на конкретном примере. Допустим, нам требуется газовая турбина, которая могла бы работать при более высоких давлении и температуре. Естественно, для ее производства надо иметь особо прочный материал: ее лопатки должны выдерживать ожидаемые нагрузки.

Создать такие лопатки — а они имеют довольно сложную форму — можно двумя способами. Первый, традиционный, — отлить их из металла высокого качества. Это очень дорогая и нелегкая технология. Второй путь — сделать эти лопатки путем формования из металлических порошков и последующего их спекания в специальной печи при температуре 2—3 тысячи градусов. В результате они будут обладать необходимыми характеристиками, а сам процесс производства турбины пройдет быстрее и станет дешевле.

Если же говорить языком специалистов, то порошковая металлургия — это такой метод производства материалов и готовых изделий, который позволяет исключить из технологии трудоемкие процессы — плавку, литье и механическую обработку либо свести обработку до минимума. Кроме того, создавая материалы и изделия с особыми физическими свойствами, этот метод повышает производительность труда, сокращает производственные потери, снижает себестоимость изделий. Приведу некоторые данные.

Каждая тысяча тонн изделий общемашиностроительного назначения, изготовленная из металлических порошков, обеспечивает экономию 1,5—2 тысячи тонн металла, 1,3—2 миллиона рублей. При этом из процесса производства высвобождается 190 человек и 80 единиц металлообрабатывающего оборудования. Производительность труда увеличивается в 2 раза, а капитальные затраты снижаются в 3 раза.

Использование метода порошковой металлургии при получении быстрорежущего инструмента взамен традиционного производства путем литья и дальнейшей обработки давлением дает возможность увеличить коэффициент использования металла на 20—30 процентов и повышает стойкость инструмента в 2—3 раза. Металл из порошка лучше шлифуется, не коробится при термической обработке.

Метод порошковой металлургии позволяет получать износостойкие материалы. Не случайно в нашей стране и за рубежом уже создано промышленное «порошковое» производство поршневых колец для двигателей внутреннего сгорания, компрессоров и так далее, то есть тех деталей, которые крайне быстро изнашиваются.

Но это лишь один способ повысить качество металла. Подобных методов и идей немало.

Как известно, один из факторов, определяющих ресурс двигателя автомобиля, — прочность клапана: вышел клапан из строя — машину нужно ставить на ремонт. На автозаводе имени И. А. Лихачева задумались над проблемой, как же сделать клапан более качественным. Обратились за помощью к ученым. Пригласили на завод академика Е. Велихова, который создал две мощные лазерные установки. С их помощью стали закаливать те части деталей, которые подвергаются наибольшей нагрузке. Что происходит после применения лазеров? Если посмотреть на деталь после отливки в микроскоп, то можно увидеть, что структура металла крупнозернистая. Когда же на него воздействуют лазером, зерна становятся мелкими, а прочность металла увеличивается в два-три раза. Этот метод, рожденный в недрах науки, должен получить самое широкое распространение в промышленности.

Антикоррозионные и износостойкие покрытия — это еще один путь экономии металла. Пока что немалые его количества идут в отходы потому, что металл не всегда покрывают хорошими красками или теми же металлическими порошками, которые оказываются прекрасной защитой от коррозии.

Деталь, покрытая напыленным на нее при высокой температуре металлическим порошком (в результате этого процесса порошок «приваривается» к детали), делается прочнее в 2—3 раза.

Цветные металлы — тоже немалый резерв в машиностроении. Они могут и должны гораздо шире применяться в конструкциях для повышения надежности машин. Это тоже позволит сделать наши машины и легче и долговечнее.

Если трактор рассчитан на три года работы, а он живет всего полгода, это значит, что надо выпускать тракторов в три раза больше. А если трактор выпускают, скажем, в расчете на три года, а он работает шесть лет, ясно, что мы не один трактор сделали, а фактически два. Вот что служит критерием развития научно-технического прогресса.

В одиннадцатой пятилетке предстоит осуществить немало научно-технических программ, которые непосредственно охватывают самые разные стороны жизни советских людей: производство товаров народного потребления, медицинское обслуживание, улучшение условий труда и быта и т. д.

Для успешного решения продовольственной проблемы тоже разработана специальная научно-техническая программа, которая должна обеспечить значительный рост производства сельскохозяйственной продукции. Речь идет о том, чтобы значительно повысить эффективность использования земель, особенно мелиорированных, машин, удобрений, кормов, увеличить урожайность всех сельскохозяйственных культур и продуктивность животноводства.

В одиннадцатой пятилетке намечено создать новые высокоурожайные сорта колосовых культур с комплексным иммунитетом, устойчивостью к полеганию, высоким качеством зерна, что должно обеспечить среднегодовое его производство в 238—243 миллиона тонн. Ставится задача повысить гарантированную урожайность и других сельскохозяйственных культур — хлопчатника, сахарной свеклы, овощей, фруктов.

Будет освоен выпуск новых видов сложных высококонцентрированных минеральных удобрений. Особое внимание уделяется созданию и развитию производства удобрений, питающих растения в течение всего периода их вегетации. Планируется производство и применение новых, безопасных для человека и окружающей среды химических и биологических средств защиты растений и животных.

Намечено значительно повысить качество сельскохозяйственной техники — создать и внедрить более 300 видов важнейших высокопроизводительных машин и комплексов оборудования, приспособленных для различных почвенно-климатических зон страны. Среди них комбинированные агрегаты» для предпосевной подготовки почвы, самоходные комбайны, способные пропускать через себя больше хлебной массы, новые зерноочистительные и сушильные комплексы и многие другие виды сельскохозяйственной техники.

Будут расширены работы по селекции высокопродуктивных пород животных, приспособленных к промышленной технологии их содержания, создано интенсивное и устойчивое кормопроизводство. В 1981 —1985 годах значительно увеличится выпуск белковых кормов, полученных методом микробиологического синтеза.

Многое предстоит сделать и для технического перевооружения животноводства. Уровень комплексной механизации в этой важнейшей отрасли сельского хозяйства остается еще низким — фермы недостаточно обеспечены необходимыми машинами, к тому же многие из них не отвечают современным требованиям по качеству.

Большое внимание в Отчетном докладе XXVI съезду КПСС было уделено улучшению качества товаров народного потребления, расширению и обновлению их ассортимента, развитию сферы услуг. В рамках ряда научно-технических программ планируется создать эффективные технологические процессы и оборудование для производства высококачественной обуви, массовых видов швейных изделий, тканей, которые пользуются повышенным спросом, хороших бытовых машин. В программах предполагается решить технические проблемы на всех этапах научно-производственного цикла — от исходного сырья до отделки товаров. Намечено освоить для этого новые автоматизированные прядильные, ткацкие и вязальные производства, комплексно-механизированные линии второго поколения. Эти прогрессивные мероприятия и расширение производства новых тканей из химических и натуральных волокон, синтетических кож позволят значительно увеличить выпуск добротной и модной одежды и обуви.

В серийном производстве будут освоены новые, технически сложные товары народного потребления. Среди них автоматические стиральные, гладильные, бельесушильные и посудомоечные машины с электронным управлением, новые типы холодильников, которые будут потреблять электроэнергии в полтора раза меньше. А в бытовой радиоэлектронике — радиокомплексы высшего класса, новые модели цветных телевизоров с использованием интегральных схем — с лучшим изображением и более надежные в эксплуатации.

Короче говоря, в комплексные научно-технические программы включены те виды продукции, производство которых требует решения сложных научных и технических задач и координации работы значительного числа организаций различных министерств и ведомств.

Во многих регионах нашей страны тоже разработаны и уже реализуются комплексные программы ускорения научно-технического прогресса. Эти региональные программы вызваны самой жизнью — они полнее учитывают специфику местных социальных, экономических и природно-климатических условий. Освоение природных богатств в том или ином регионе, эффективное использование техники, материальных и трудовых ресурсов — это задачи, решение которых не укладывается в рамки отраслевого управления и организации. Здесь тоже необходим комплексный, научно обоснованный подход.

Широко используется территориальная кооперация науки и производства, координация академической, вузовской и отраслевой наук. В совершенствовании региональных форм управления научно-техническим прогрессом заложены большие возможности повысить эффективность всего народного хозяйства.

Максимально же эффективные результаты достигаются в том случае, когда региональные и отраслевые планы органически согласованы с комплексными научно-техническими программами. Их единство позволяет теснее сомкнуть научно-исследовательские и проектно-конструкторские работы с производством, более полно использовать преимущества социалистической системы хозяйствования. Поэтому-то так важно сейчас — в начале одиннадцатой пятилетки — четко скоординировать и увязать все звенья и все уровни научно-технического комплекса.

Одиннадцатый пятилетний план впитал в себя последние достижения экономической и научно-технической мысли, весь наш опыт. Именно это подтверждает раздел «Основных направлений», посвященный развитию науки и ускорению технического прогресса. В него вошли прежде всего достижения, в основе которых лежат фундаментальные исследования.

Жизнь уже весьма определенно доказала, что научное открытие опережает его широкое техническое воплощение в среднем на 10 лет. Так что сегодня, приступая к выполнению одиннадцатой пятилетки в области науки, мы должны мыслить категориями 1990 года. Понять, представить будущее науки на 10 лет вперед чрезвычайно важно для развития народного хозяйства, рационального использования природных ресурсов. Именно глубокие теоретические идеи оказывают впоследствии революционизирующее воздействие на общество в целом, на развитие производительных сил, на научно-технический прогресс.

Вспомним, когда ученые открыли структуру атомного ядра и заглянули в самую его глубь, еще никто не думал, что на этой основе будет создана одна из наиболее важных сейчас областей техники — атомная энергетика. От темпа ее развития уже в наши дни существенно зависит благосостояние общества. Простейшая арифметика позволила создать электронную вычислительную технику, которая играет теперь решающую роль в управлении социалистическим хозяйством. А освоение космического пространства, рождение лазерной техники?

На основе фундаментального научного открытия, как правило, создается принципиально новая технология. Ускорение же научно-технического прогресса решительно зависит от развития новых технологических процессов.

Одна из главных причин больших расходов ресурсов на единицу выпускаемой продукции — недостаточно высокий уровень многих технологических процессов. А ведь именно технология и есть главное звено в цепочке «наука — производство», ибо ни одна новая идея не может быть освоена в производстве, не будучи реализованной в конкретной технологии. (Не случайно в ведущих капиталистических странах арсенал технологий считается основным национальным богатством. Не случайно и торговля новыми технологиями практически сведена к минимуму.)

Современное требование к технологии — быть энергосберегающей, материалоемкой, производительной, малоотходной, а еще лучше безотходной — одним словом, ресурсосберегающей. Она должна стать в нашей стране определяющим, главным фактором всей научно-технической политики. Вот почему нам настоятельно необходимо всемерно развивать те исследования, на основе которых можно разрабатывать в кратчайшие сроки новые, высокоэффективные технологии и активно внедрять их в народное хозяйство. Чтобы добиться этого, надо решить и некоторые организационные проблемы.

Фундаментальная академическая наука, как известно, имеет тесные связи со многими отраслевыми НИИ и КБ, что и способствует достижению выдающихся результатов. Вместе с тем есть явная возможность значительно поднять эффективность отраслевых научных организаций. Для этого в первую очередь надо устранить кое-какие сдерживающие факторы в развитии самой науки.

Одна из причин медленного внедрения научно-технических достижений в производство — недоработка образцов новой техники. Происходит же это из-за недостаточной опытно-экспериментальной базы науки. Кстати сказать, Институт атомной энергии имени И. В. Курчатова реализовал в народном хозяйстве ряд первоклассных разработок как раз потому, что там создана мощная опытно-производственная база, связанная с соответствующими отраслями народного хозяйства.

Еще один крупный резерв повышения эффективности исследований — оснащенность научных учреждений новейшими приборами, оборудованием, установками и средствами вычислительной техники. Несколько лет назад делегация АН СССР посетила США по приглашению Национальной академии наук. Эта поездка совпала с присуждением Нобелевских премий группе ученых за работы в биологии и медицине. Однако советских специалистов среди награжденных не оказалось, хотя наши ученые активно работают в этих областях науки и исходные идеи выдвигались одновременно в СССР и на Западе. В чем же дело? Выяснилось, что западные ученые, имея более совершенное оборудование для обработки данных эксперимента, получают результаты в два-три раза быстрее. И нередко именно благодаря этому опережают нас.

Сейчас необходимо в пределах общих ассигнований, выделяемых на развитие науки, повысить долю затрат на оборудование, приборы и средства автоматизации. Потому что главное направление интенсификации научных исследований — это опережающий рост их технической оснащенности.

Затраты на оснащение научно-исследовательских учреждений оборудованием и приборами должны опережать затраты на увеличение численности работников этих учреждений и обеспечивать полное обновление оборудования каждые 7—10 лет.

Но обеспечить современными приборами все институты невозможно — их очень много в стране. Да и надо ли? Экономно ли это? Скорее всего выход в другом — в создании специализированных приборных центров коллективного пользования, оснащенных самым современным и уникальным оборудованием, которое должно постоянно модернизироваться.

Нужно сказать еще об одной важной проблеме, без решения которой сложно ускорять научно-технический прогресс. Так как наше народное хозяйство переходит на программно-целевые методы планирования, это не может не отразиться на другой стороне организации научных исследований — на структуре научных учреждений, и прежде всего одного из важнейших звеньев — науке отраслевой. Она ближе всех находится к производству и отвечает за процесс прохождения идеи до внедрения.

Структура научно-исследовательских институтов должна быть мобильной. Сегодня эта структура утверждается в момент создания нового НИИ, когда выбираются руководитель, заведующие лабораториями. Руководителем или заведующим ставится, как правило, энергичный, сильный человек. Он сам подбирает в коллектив талантливых людей, и институт быстро развивается, дела идут отлично. Но лет через двадцать институт начинает стареть, несмотря на то, что средний возраст сотрудников 33—35 лет. И вовсе не о возрастной старости идет речь. Дело в другом.

Первые несколько лет научный руководитель лаборатории сам работает очень хорошо, но затем он все больше опирается на коллектив своих сотрудников; далее же работают сотрудники, а руководитель только организует их работу. В принципе исправить это положение несложно — ученый совет может такого руководителя не провести по конкурсу. Но этот механизм на практике оказывается не очень действенным — ученый совет своим правом пользуется отнюдь не часто. Как же в таком случае противостоять этому структурному старению НИИ?

Всякий научно-исследовательский институт состоит из двух частей. Первая — это вспомогательные учреждения, конструкторские бюро, мастерские. То есть все, что необходимо для работы второй — творческой — части института. Интересы дела требуют, чтобы это творческое подразделение внутри каждого НИИ переформировывалось, скажем, каждые пять лет и создавалось заново в соответствии с новыми техническими задачами и проблемами.

Пока что очень мешает делу практика автоматического продлевания срока пребывания работников в той или иной должности. И то, что конкурсный отбор научных кадров отнюдь не всегда увязывается с наличием у них творческих предложений.

Речь, конечно, идет не о том, чтобы просто освобождать людей от работы. Нет, надо разумно «передислоцировать» их в рамках того же учреждения. Это даст возможность наиболее талантливым занимать соответствующие места в обществе. Каждый человек, и прежде всего талантливый, должен раскрыть свои способности.

Ломать установившиеся традиции не так-то легко. Но ведь мы намерены совершенствовать управление техническим прогрессом! И если провести некоторые эксперименты в этом направлении, то практика покажет, что воздействовать на процессы омоложения наших институтов можно. Процессы эти естественны для науки, поскольку именно наука должна приносить новое и молодое.

Разумеется, научно-технический прогресс в своей основе опирается на квалифицированные кадры специалистов: ускорение темпов прогресса в конечном итоге зависит от готовности людей творчески воспринимать новые научные и технические идеи. И использовать их. Это предъявляет особые требования к образованию специалистов в технических учебных заведениях.

Современное развитие высшей школы испытывает на себе огромное влияние процессов научно-технической революции. Сегодня выпускник вуза должен не только быстро адаптироваться к существующим условиям работы — этого недостаточно! Не так давно Минвуз РСФСР проводил анализ количественных и качественных показателей подготовки кадров по тем специальностям, которые оказывают наибольшее влияние на ускорение научно-технического прогресса, — металлургии, вычислительной технике, энергетике, нефтедобыче и др. Этот анализ, в частности, показал, что наши учебные заведения нередко не успевают за темпами научно-технического развития. Почему же?

Дело в том, что многие вузы не имеют современной лабораторной, производственно-технологической и экспериментальной базы. Между тем предприятия и даже целые отрасли стоят в стороне от проблем подготовки своих собственных кадров. Претензии к уровню знаний выпускников они предъявляют, а заботу о высшей школе, ее техническом оснащении проявлять не считают нужным. Но ведь производственные интересы — это и есть обратная связь между студенческой аудиторией и цехом! Сегодня народному хозяйству интенсивно развиваться без такой связи просто невозможно.

У нас есть опыт сотрудничества вузов с академическими институтами — это работа Московского физико-технического института. Роль его в подготовке кадров для новой техники исключительна. Правда, надо признать, что получать знания «из первых рук» — от крупных ученых, которые сами активно работают в науке, — и участвовать в научной работе под руководством таких учителей, да еще на базе исследовательских институтов, оснащенных современной аппаратурой, дано далеко не каждому студенту. Это возможно в тех вузах, где есть научные центры, — в Москве, Ленинграде, на Урале, во Владивостоке, в Сибири. Однако даже в Москве «система физтеха» развивается в вузах пока не очень энергично. Хотя от того, насколько подготовленными выйдут специалисты из высшей школы, насколько они будут владеть современными научными методами и идеями, зависит наш завтрашний потенциал и в науке, и в народном хозяйстве.

Именно опыт теснейшего сотрудничества некоторых вузов с академическими учреждениями уже сегодня настойчиво требует пересмотреть содержание, организацию и технологию творческих процессов обучения. Современному студенту нужен прямой доступ к новейшей научной информации, к вычислительной технике, чтобы не обременять себя запоминанием второстепенных сведений. Сегодня каждая специальность или специализация требует, чтобы ее формировали как систему из достаточно унифицированных фундаментальных теоретических и прикладных знаний, оформленных в виде определенных научно-методических комплексов. Для каждого такого целевого комплекса обучения нужен тщательно отобранный учебный материал, ядро знаний, формирующее специалиста.

Переход народного хозяйства на интенсивный путь развития требует и от высшей школы совершенствования своей работы по этому пути. Поскольку экстенсивные факторы — увеличение сроков обучения, загрузки студентов в отведенные календарные сроки и т. д. — увы, исчерпали себя.

Совершенно очевидно, что в условиях быстротечной научно-технической революции высшая школа призвана тоже, как никогда, быть гибкой и мобильной — быстро впитывать новейшие достижения научно-технической мысли, откликаться на насущные потребности общественного развития. Учебные планы подготовки конструкторов, например, требуют этого уже сегодня, сейчас! Ведь к концу одиннадцатой пятилетки конструкторские организации должны будут иметь такие кадры, которые смогут разрабатывать автоматизированное создание новой техники, включая автоматизацию проектирования, конструирования и создания технологии производства новой продукции!

И конечно же, вузы не могут не расширять подготовку тех специалистов, которые включатся в решение проблем, имеющих ныне ударное значением ускорении темпов научно-технического прогресса. Я имею в виду инженеров и технологов по порошковой металлургии, лазерным устройствам, робототехнике и так далее.

Многие молодые люди, для которых я рассказал о путях развития нашего народного хозяйства, предначертанных XXVI съездом, еще учатся. Одни — в старших классах школы, другие — в профтехучилищах и техникумах, третьи — в вузах. Но это им предстоит, выйдя из стен учебных заведений, претворять в жизнь комплексные научно-технические программы; ускорять научно-технический прогресс в каждой жизненно важной сфере — в науке, в промышленности, сельском хозяйстве, образовании, здравоохранении, в службе быта, торговле, на транспорте. Везде!

Надо знать, зачем это нужно нашей Родине. И глубоко понимать, во имя чего начато наиважнейшее государственное дело — ускорение научно-технического прогресса. Поэтому так важно сознательно повышать квалификацию, сознательно получать образование и специальность. И крайне ответственно относиться к работе: современное производство очень остро реагирует на ошибки — от правильных или неправильных действий каждого работника зависят результаты труда целого коллектива.

Задачи научно-технического прогресса решают сегодня люди, овладевшие техникой, передовыми формами-организации труда, умеющие мыслить широко, по-государственному. Люди, добросовестно относящиеся к делу, к работе, за которую отвечают.

В решениях XXVI съезда КПСС, в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года» перед каждым советским гражданином поставлены четкие задачи. Они позволяют не менее четко видеть и перспективы развития народного хозяйства страны.

Претворять в жизнь государственные задачи почетно. Участвовать в решении проблем научно-технического прогресса и ответственно и увлекательно. Ибо ничто другое не приносит столь большого удовлетворения, как хорошо исполненный долг перед Родиной,

Физика в наступлении (Академик Велихов Е.)

Огромен фронт современной науки, и на всех его участках — от социологии до космологии, от молекулярной генетики до ядерной физики — ведутся интенсивные исследования, углубляется понимание законов природы и сложных общественных процессов, добываются знания, которые, как это было во все времена, делают человека более сильным. В нашей стране научные исследования и достижения науки, как нигде в мире, привлекают общественное внимание, занимают важное место в сфере человеческих интересов. Значение науки, ее связь с задачами и целями советских людей четко отражены в словах Леонида Ильича Брежнева: «...только на основе ускоренного развития науки и техники могут быть решены конечные задачи революции социальной — построено коммунистическое общество». Намечая пути развития страны в нынешней пятилетке, а также на более далекую перспективу — до 1990 года, XXVI съезд партии уделил серьезное внимание науке, отметив, что ее развитие должно быть подчинено решению экономических и социальных задач советского общества.

Рассказывает академик Евгений Павлович Велихов

Среди названных в документах XXVI съезда КПСС важнейших научных проблем, на которых должны быть сосредоточены силы, немало прямо или косвенно связанных с успехами теоретической и экспериментальной физики. Здесь и классические теперь разделы физики — физика элементарных частиц и атомного ядра, физика твердого тела, оптика, квантовая электроника, радиофизика, — и отрасли, непосредственно развивающиеся на основе физических исследований, — ядерная энергетика, преобразование и передача энергии, микроэлектроника, вычислительная техника, — и области, использующие в какой-то мере (иногда, кстати, в значительной) достижения физики, например, биофизика, геофизика, машиностроение, космонавтика, материаловедение, комплексное использование сырья, охрана природы, агрофизика, приборостроение и многие другие.

Подобная универсальность физики, ее важная роль в развитии многих, если не всех, естественных наук и большинства областей техники есть исторически сложившаяся реальность, причем вполне объяснимая: физика исследует процессы и структуры, из которых формируется все то, что изучают и используют химия, биология, техника, природоведение. Это накладывает особую ответственность на физиков и в то же время привлекает к их работе внимание самого широкого круга специалистов, которым не просто хочется, а нужно, необходимо знать, что происходит в многочисленных областях физических наук.

Физика — наука наступающая. Трудно, пожалуй, найти такую ее область, где наблюдался бы многолетний застой, не было бы заметного продвижения. Из-за этого нельзя, конечно, в одном обзоре отметить все победы, все успехи физических наук последнего времени; можно лишь попытаться несколькими штрихами обрисовать ситуацию, сложившуюся на наиболее активных участках научного фронта. Прежде всего, видимо, нужно остановиться на физике высоких энергий. Главные ее интересы — глубинное строение материи, то есть все то, что должно ответить на интригующий вопрос: «Из чего сделан наш мир?»

Еще лет 10—15 назад представлялось, что чем глубже мы проникаем в вещество, чем детальнее видим его, так сказать, устройство, тем больше наблюдаем каких-то фрагментов, какого-то беспорядка, наблюдаем хаос, которому дали название «кипящий вакуум». Связано это с тем, что когда вы уменьшаете масштабы наблюдаемого пространства и уменьшаете масштабы времени наблюдения, а это делается с помощью все более совершенствующихся ускорителей, где частицы разгоняют до все более высоких энергий, то видите рождение все новых и новых частиц. И создается впечатление, что, углубляясь в микромир, мы видим все меньше и меньше порядка. Но в последние годы выяснилось (сначала это было установлено теоретически, а затем подтверждено в экспериментах на ускорителях), что на самом деле есть в микромире порядок и есть совершенно определенная внутренняя, очень красивая и, по существу, очень простая симметрия — симметрия, которая привела к современной кварковой модели строения элементарных частиц. И хотя сами кварки выделить и увидеть не удается — такова, видимо, природа вещей, — физики, и экспериментаторы и теоретики, работающие в этой области, достаточно уверены в их существовании. Кварковые модели являются основой стройной теории — квантовой хромодинамики, — в активе которой уже немало выводов, подтвержденных экспериментом. А это важнейший фактор, определяющий достоверность теории. Причем у квантовой хромодинамики нет пока никакой убедительной альтернативы, нет сколько-нибудь убедительной концепции, которая исходила бы из того, что вещество образовано не из кварков, а как-то иначе.

В «элементарных» частицах, состоящих из кварков, сами кварки связаны какими-то обменными процессами. Переносчики такого межкваркового взаимодействия — глюоны — еще один новый класс частиц. Причем силы, действующие между кварками, для нас совершенно непривычны — они не ослабевают с расстоянием. Именно поэтому нельзя наблюдать изолированные кварки. Если даже затратить огромную энергию, чтобы растащить пару кварков на заметное в масштабах микромира расстояние, то каждый из компонентов этой пары, каждый кварк мгновенно найдет в вакууме другой кварк и, объединившись с ним, родит элементарную частицу, в частности мезон. Экспериментаторы наблюдали подобные процессы по их конечному продукту — по ме-зонным струям.

Эти факты подтверждают достоверность кварковых моделей и свидетельствуют о том, что найдены новые «кирпичи» мироздания, что мы поднялись или, если говорить более строго, опустились еще на одну ступень в понимании конструкций микромира. Теперь мы, кроме того, с оптимизмом смотрим еще и на возможность объединения всех известных в природе сил, о чем мечтали выдающиеся физики нашего века.

Сегодня известны четыре класса сил, четыре вида физических взаимодействий: гравитационное, слабое, электромагнитное и сильное. Сейчас активно обсуждается возможность двух объединений, как говорят, сверхобъединений (гранд-объединений): возможность открытия единой природы сначала трех, а затем и всех четырех сил.

Сразу даже представить себе трудно, как много может дать четкое понимание единства всех сил природы, каким большим продвижением вперед это будет и в нашем понимании микромира, и, видимо, в управлении природными процессами, практическом их использовании. Вспомним: именно открытие единой природы электричества и магнетизма принесло человечеству такие блага, как универсальное использование электроэнергии: электрическое освещение, всевозможные электродвигатели, ставшие основой транспорта и моторизованной промышленности, а также телефон, радио, телевидение, звукозапись...

В возможности экспериментальной проверки идей великого объединения просматривается черта, характерная для всей физики, — открытие реалистичных конструктивных путей решения технических задач, которые на первый взгляд представляются неразрешимыми. Дело в том, что объединение сильного взаимодействия с электромагнитным и слабым должно наблюдаться при энергиях порядка 1015 ГэВ (миллиардов электрон-вольт), это примерно в миллион миллионов раз больше, чем энергия в самых мощных современных ускорителях. Чтобы получить энергию, необходимую для такого объединения, нужно было бы построить ускоритель длиной в световой год. А объединение названных трех сил с гравитацией должно наблюдаться при энергии еще в 10 тысяч раз большей, при 1019 ГэВ.

И вот появляются идеи проверки теории при значительно меньших энергиях. Проектируются и строятся ускорители, в которых за счет нестандартных физических и инженерных решений будут получены рекордные энергии частиц. Так, в ускорителе, который создается в Серпухове в Институте физики высоких энергий и для которого всемирно известный Серпуховской ускоритель на 70 ГэВ будет служить инжектором, энергия ускоренных частиц достигнет 3 тысяч ГэВ при огромных, но все же вполне реалистичных размерах ускорительного кольца (его диаметр равен 20 километрам). В Новосибирском институте ядерной физики, где в свое время академик Г. Будкер предложил идею и ускорения и сталкивания встречных пучков — одну из самых плодотворных в ускорительной технике, — сейчас идет работа над проектом машины, где встречные пучки формируются уже не в кольцах, а в линейных ускорителях, что позволит, в частности, избавиться от синхротронного излучения, которое ограничивает энергию частиц.

Как известно, синхротронное излучение возникает при движении электронов по ускорительному кольцу в магнитном поле, которое искривляет траекторию частиц. При этом чем выше скорость частиц, тем большая часть переданной им энергии превращается в синхротронное излучение. И может наконец наступить такой момент, когда энергия, передаваемая электронам, будет расти, а их собственная энергия почти не увеличится, то есть практически всю затрачиваемую на ускорение частиц энергию будет забирать синхротронное излучение.

Справедливости ради заметим, что этот побочный продукт, вредный для ускорения, может совершать массу полезных дел. Ведь по своей физической природе синхротронное излучение — это не что иное, как рентгеновские лучи, но только узконаправленные и значительно более мощные. В таком излучении остро нуждаются многие области науки и техники. В биологии, например, оно используется для изучения структуры белковых молекул, в машиностроении и строительстве — для дефектоскопии, в микроэлектронике — для рентгеновской литографии, позволяющей получать сверхбольшие интегральные схемы с деталями субмикронных размеров. Кстати, эти размеры уже близки к размерам атомов (в частности, атомов водорода), находящихся в сильно возбужденном состоянии, у которых электроны могут быть в десятки и сотни раз дальше от ядра, чем когда они в спокойном, невозбужденном состоянии. Так что успехи микроэлектроники свидетельствуют: недолго, видимо, просуществует разрыв между микрофизикой и макрофизикой, который, как считалось, разделяет эти огромные области.

Вернемся, однако, к нашей первой теме. Сейчас физики думают, как осуществить экспериментальную проверку идеи великого объединения обходным, так сказать, маневром, в экспериментах, не требующих гигантских энергий ускоренных частиц. В числе таких экспериментов проверка стабильности протона.

Один из выводов теории говорит, что протон не есть абсолютно стабильная частица, как это сейчас представляется, что он должен распадаться в среднем за время 1020—1030 лет. Если бы удалось обнаружить, что это действительно так, то многие важные выводы квантовой хромодинамики, касающиеся, в частности, единой природы всех взаимодействий, можно было бы считать доказанными.

Человеку непосвященному этот способ экспериментальной проверки может показаться недостойным обсуждения. Действительно, как можно проверить, распадается ли частица за 1020 лет, если возраст вселенной всего 1010 лет? Физик же понимает, что речь идет о среднем времени распада и поэтому достаточно наблюдать массу из 1020 протонов и установить, что за год один из них распался. Или наблюдать 1030 протонов и зарегистрировать 100 распадов в год. Задача эта непростая: необходимо в тоннах наблюдаемого вещества обнаружить единичные акты распада и при этом застраховаться от разного рода помех, от распадов, вызванных не внутренними процессами в протоне, а какими-либо внешними воздействиями. И все же экспериментальная проверка нестабильности протона отнесена к числу осуществимых.

На протяжении многих десятилетий, и особенно в последние годы, все более плодотворной становится связь земной физики с астрофизикой. И это вполне естественно. По мере того как астрофизика все детальнее исследует космос, мы получаем возможность в этой гигантской лаборатории проверять свои представления о природе земных вещей и, наоборот, на основе явлений, обнаруженных в далеких районах вселенной, разрабатывать фундаментальные физические теории.

Главные наши знания об устройстве и истории вселенной есть некий синтез наблюдательных данных и фундаментальных физических представлений. Например, обнаружение пульсаров — источников импульсного радиоизлучения, которое даже его открывателям долго казалось чем-то мистическим, загадочным, — после детальных наблюдений и глубокого теоретического анализа привело к модели быстровращающейся нейтронной звезды. Ее магнитное поле формирует из потоков заряженных частиц своего рода антенны, которые, вращаясь вместе со звездой, «стреляют» в наблюдателя импульсами радиоизлучения.

Открытие слабого и равномерно заполняющего всю вселенную так называемого реликтового радиоизлучения, оставшегося с древнейших времен, подтвердило правильность наших представлений о начальной стадии расширения вселенной. Уже одно то, что сегодня удается воссоздавать процессы, которые шли много миллиардов лет назад и с которых начиналось развитие вселенной, говорит о том, какой могучей силой познания стала нынешняя физика.

Примером того, насколько сильно физические исследования влияют на наши представления о вселенной, может служить определение массы нейтрино. Нейтрино с момента своего открытия (а точнее — введения; нейтрино сначала было придумано теоретиками, а затем через много лет обнаружено в эксперименте) представлялось как частица с нулевой массой покоя, хотя не было достоверных данных, что это именно так. Результаты многолетних работ, проведенных в Институте теоретической и экспериментальной физики, свидетельствуют о том, что масса покоя нейтрино не равна нулю. По предварительным данным, она составляет 20—30 эВ (электрон-вольт). Это очень малая величина, она примерно в 30—50 тысяч раз меньше, чем масса такой легкой частицы, как электрон, и в 40 миллионов раз меньше массы протона.

И вот, несмотря на такую невероятную легкость, нейтрино с массой покоя, отличной от нуля, оказалось в центре внимания астрофизиков. Подсчеты показали, что в целом ряде звездных скоплений никак не сходится динамический баланс: если, измерив скорость звездных объектов скопления, подсчитать их кинетическую энергию, то она окажется заметно больше, чем должна быть с учетом видимой массы. Иными словами, видимой массы этих объектов просто недостаточно для того, чтобы гравитационное притяжение тел, препятствующее их разлету, удерживало движущиеся объекты в их скоплении. А это значит, что в движении объектов участвует некая скрытая масса. Вполне вероятно, что ее образуют именно нейтрино — их во вселенной должно быть очень много, а их суммарная масса, возможно, значительно больше массы небесных тел, межзвездного газа, пыли и т. п. В этом последнем случае по-новому представляется и весь процесс расширения вселенной в будущем: расширение уже не может быть беспредельным, как предсказывает модель, построенная без учета скрытой массы; через какое-то время оно должно смениться обратным процессом — сжатием.

На примере астрофизики наглядно видно, как много значат в науке измерения, совершенство измерительных приборов и методов. Всю жизнь астрономы наблюдали звездный мир сквозь довольно узкое оптическое окно, прикрытое к тому же атмосферой. А за несколько последних десятилетий были созданы приборы для наблюдения неба в радиодиапазоне, в инфракрасных, ультрафиолетовых, рентгеновских и гамма-лучах; диапазон наблюдаемых частот (длин волн) по сравнению с видимым светом расширился на 12—14 порядков, то есть в тысячи миллиардов раз. Всеволновая астрономия не только дала дополнительную информацию о видимых в оптике объектах, но и показала нам объекты, которые в световом диапазоне с Земли не видны. Причем появились совершенно новые инструменты наблюдений, такие, например, как межконтинентальные радиоинтерферометры с разрешающей способностью в десятые доли угловой миллисекунды. Имея оптический прибор с таким разрешением, мы могли бы из Москвы увидеть предмет миллиметровых размеров, находящийся в Ташкенте. С помощью интерферометров высокого разрешения был, кстати, замечен далекий звездный объект, вокруг которого на расстоянии порядка 1 а. е. (астрономическая единица — расстояние от Земли до Солнца, то есть 150 миллионов километров) обнаружены водяные пары, что дает право думать об этом объекте как о некотором подобии солнечной системы.

Предложенная в Институте космических исследований методика объединения радиотелескопов в большие межконтинентальные системы давно получила мировое признание, и уже много лет лучшие инструменты разных стран в совместных экспериментах добывают ценнейшую информацию об астрофизических объектах, в том числе у самого горизонта видимой вселенной.

Серьезных успехов добилась в последние годы и гамма-астрономия. Достаточно вспомнить выполненные довольно скромными средствами работы ученых Ленинградского физико-технического института, поставивших оригинальный космический эксперимент на межпланетных станциях и получивших обширные данные о вспышках, всплесках гамма-излучений. Сейчас источники таких всплесков надежно отождествляются с нейтронными звездами, а еще совсем недавно гамма-всплески относили к таинственным явлениям вселенной.

В ближайшие несколько лет, вероятно, станет реальностью использование еще одного источника информации о событиях, происходящих в космосе, — гравитационных волн. Теория относительности утверждает, что гравитационные волны должны существовать, однако реально их еще пока никто не регистрировал. Дело в том, что изучение гравитационных волн — процесс с очень низкой эффективностью, и трудно себе представить лабораторные установки, мощность которых была бы достаточной для излучения даже очень слабых, едва уловимых гравитационных воли. Мощные генераторы гравитационных волн должны быть в космосе — эти волны появляются, в частности, при взрывах сверхновых звезд и иных космических событиях подобного масштаба. Но такие источники находятся далеко, и расчеты показывают, что гравитационное излучение, добравшееся до Земли, лишь на 10-18 — 10-19 сантиметра могут раскачать «гравитационную антенну» (гравитационная антенна — большое тело, которое под действием упавшей на него гравитационной волны начинает сравнительно медленно, с частотой в несколько килогерц, колебаться).

Регистрация механических колебаний со столь малой амплитудой может показаться нерешаемой задачей — нужно замерить размах колебаний, который в сто тысяч раз меньше атомного ядра. И здесь мы видим еще один пример типичной реакции физики на неразрешимую задачу: в Московском государственном университете создана установка, которая уже надежно регистрирует механические колебания с амплитудой около 10-17 сантиметра. Одновременно университетские физики совместно с Институтом кристаллографии ведут работу по совершенствованию гравитационных антенн; и можно надеяться, что еще одна неразрешимая задача — прием гравитационного излучения из вселенной — будет решена.

Астрофизика, физика высоких энергий, как и ряд других направлений физики, — передовые силы науки в ее наступлении на неизвестность. Эти области научных исследований закладывают фундамент наших знаний о мире, и именно поэтому их называют фундаментальными, базовыми. Главная задача фундаментальной физики — как можно более глубокое познание природы вещей, зачастую без каких-либо конкретных расчетов на практическую полезность добытой информации, без выдачи авансов технике, промышленности. Истина, глубокое понимание природы физических процессов, их закономерностей — вот бесценный продукт, добываемый фундаментальной физикой.

И в то же время опыт учит, что не бывает фундаментальных знаний, добытых без пользы, что на их основе всегда вырастают новые области прикладной физики, а затем и новые области техники, технологии, дающие человеку существенные блага, делающие его более сильным. Вспомним, например, исследования атомного ядра, которыми поначалу занимались несколько десятков ученых, пожелавших узнать, что из чего состоит. Знания, полученные в этих исследованиях, открыли человечеству принципиально новый путь к столь огромному богатству, как энергия. До становления ядерной физики человек, как и его далекий предок, был просто собирателем, он удовлетворял свои энергетические аппетиты только тем, что отпускала ему, разумеется в ограниченном количестве, природа. И лишь сейчас открываются возможности активного добывания энергии, пока используя ядерные реакции деления, а вскоре и термоядерные реакции синтеза, что должно навсегда исключить из нашего лексикона такие словосочетания, как «энергетический кризис» или «энергетический голод».

А вот другой пример. Фундаментальные исследования в области физики твердого тела сделали реальностью современную полупроводниковую микроэлектронику. На возможность создания полупроводниковых приборов изобретатели натолкнулись довольно давно. Еще в 30-е годы нижегородский радиоинженер О. Лосев создал первые полупроводниковые усилители и генераторы. О его работах был широко оповещен мир, у крупнейших радиотехнических лабораторий появилась возможность развивать полупроводниковую технику. Однако процесс этот задержался почти на два десятилетия, так как в то время не было еще фундамента для становления полупроводниковой электроники. Это стало возможным лишь после того, как были детально изучены и глубоко поняты тонкие и сложные физические процессы в твердом теле.

Сегодня, изменяя тонкими технологическими методами физические свойства микроскопических участков полупроводника и формируя таким образом невидимые глазу детали, создают интегральные электронные схемы, где в кристалле размером с клеточку арифметической тетради размещаются десятки и даже сотни тысяч сложным образом соединенных элементов. Сейчас это элементы микронных размеров, но уже идет речь о субмикронной технике. Один из движущих прогресс факторов — увеличение быстродействия электронных устройств, в частности вычислительных, ведь работать приходится со все более кратковременными сигналами. Но даже такой рекордно быстрый переносчик информации, как электрический сигнал, распространяющийся со скоростью света, начинает запаздывать, если не уменьшить расстояние, которое он должен пройти внутри элемента. Например, есть приборы, где циркулируют импульсы длительностью порядка 10—20 пикосекунд. Двигаясь со скоростью света, они за время своего существования проходят расстояние всего в 3—6 миллиметров; значит, размеры прибора должны быть еще меньше, если мы не хотим мириться с запаздыванием сигнала, соизмеримым с его длительностью.

Дальнейшее уменьшение размеров интегральных схем требует радикального обновления технологии и в то же время решения ряда серьезных, чисто физических проблем. Электроника постепенно движется к ангстремным масштабам деталей схемы, а возможно, и к молекулярным структурам, чем-то уже напоминающим структуры биологические, сохраняя при этом одно из главных своих достоинств — технологичное массовое автоматизированное производство сложнейших электронных блоков.

Из физики твердого тела выделяется сейчас важное самостоятельное направление фундаментальных и прикладных исследований — физика поверхности. Уже довольно давно изучены объемные свойства кристаллов, аморфных твердых тел, жидкостей, а сейчас мы подошли к изучению свойств, как принято говорить, чистой поверхности. В значительной мере эта возможность определилась успехами научного приборостроения. Появились приборы с разрешающей способностью порядка ангстрема, и теперь можно видеть, как на поверхности тела распределены входящие в него химические элементы. Можно, например, видеть, как та или иная молекула «садится» на поверхность катализатора, каким образом с ним соединяется; можно в деталях видеть, как происходит коррозия, как между зернами металла просачиваются те или иные вещества — и те, что разрушают металл, и те, что защищают его.

При этом обнаруживаются удивительные вещи. Выясняется, что коррозионную стойкость металла могут резко повысить ничтожные количества некоторого вещества, в сто раз меньшие, чем нужно, чтобы покрыть всю поверхность металла мономолекулярным слоем этого вещества. Есть основания полагать, что глубокое понимание процессов, происходящих на поверхности, может открыть новые возможности для многих областей техники и технологии, в том числе химической.

Еще одна область физики, которая произведет, и даже уже производит, революционные преобразования в технике, — это квантовая электроника. Ее наиболее известное детище — лазер — дает мощный и концентрированный поток электромагнитного излучения, в частности, в оптическом или инфракрасном диапазоне. Лазерный луч — переносчик энергии. И в этом своем качестве может делать много разных полезных дел: плавить или сваривать металл, закаливать его поверхность, резать, нагревать, сверлить отверстия и т. п. Однако от всех других инструментов энергетического воздействия на вещество лазерный луч отличается тем, что энергия в нем находится в особо упорядоченном состоянии, в виде когерентного (согласованного) монохромного (одночастотного) излучения. С этим связаны специфические механизмы взаимодействия лазерного луча с веществом и некоторые не воспроизводимые иными способами эффекты. Здесь хочется провести такое сравнение, может быть, не очень точное, но зато образное: воздействие лазерного луча можно сравнить с музыкой, с определенным образом упорядоченными звуковыми волнами, которые в отличие от скрежета и шума совершенно по-особому действуют на человека.

Физика в наступлении

Направляя лазерный луч на вещество, можно изменять свойства этого вещества, например, получать новую структуру поверхности, значительно более твердую, а часто иного химического состава: за малое время, в течение которого лазерный луч расплавляет тончайший поверхностный слой, не успевают пройти процессы сегрегации, процессы разделения фаз, не успевают вырасти кристаллические зерна. Лазерной обработкой удавалось, в частности, получать поверхностный слой металла не в кристаллическом, а в стеклообразном, аморфном состоянии, а такая поверхность устойчива к коррозии, обычно распространяющейся по границам зерен.

Конструкторам и технологам многих областей, прежде всего машиностроения, еще предстоит оценить достоинства многообразных лазерных методов обработки материалов. Примерно 20 лет назад в Институте физики высоких давлений были созданы первые искусственные алмазы, и это послужило началом становления в стране промышленности искусственных алмазов, которые, в свою очередь, революционизировали металлообработку. Подобно этому сейчас пришло время создания лазерной обрабатывающей промышленности.

Лазер — прибор, родившийся в физической лаборатории, — можно смело назвать детищем квантовой механики, которая была в свое время одним из наиболее абстрактных разделов физики. На примере лазера особенно хорошо видно, как, казалось бы, абстрактные физические идеи помогают человеку создавать нужные ему приборы. Сегодня диапазон практического применения лазеров огромен — от глазной хирургии до тончайшего измерения космических расстояний, от больших телевизионных экранов до геодезии. Все области даже перечислить трудно, но о двух хочется сказать.

Первая — спектроскопия. Используя лазер с плавно изменяемой частотой (было время, когда само изменение частоты лазера считалось принципиально невозможным, первые лазеры работали на строго фиксированной частоте, которую определял тип излучающего материала), можно нащупать резонанс с энергетическими уровнями облучаемого вещества. А определив по резонансным частотам эти уровни, можно судить о том, с каким именно веществом мы встретились и в каком состоянии оно находится. Совершенство метода, развиваемого в Институте спектроскопии совместно с Ленинградским институтом ядерной физики, доведено практически до предела — удается прощупывать отдельные атомы, определять их состояние за очень короткое время, в частности, в процессе радиоактивного распада. Высокая чувствительность лазерных спектроскопов конкурирует с легендарной способностью собаки различать запахи. И есть основания считать, что такие приборы найдут разнообразное применение, например, для поиска нефти и газа и наверняка для контроля за чистотой окружающей среды.

Лазерная спектроскопия должна быть ценным инструментом для теоретической и практической химии. Дополняя, а в чем-то перекрывая другие спектроскопические методы, она сможет многое рассказать о деталях химических превращений, в частности, показать подробно, поэтапно, как протекает реакция во времени. Уже ушла в историю традиционная химия, когда что-то смешивали в колбе, изучали конечный продукт и, фантазируя, домысливали, как мог идти процесс. Теперь химик хочет знать анатомию реакции, точнее — ее физиологию, хочет знать, что, когда и как происходило на молекулярном и атомном уровне, — именно такие знания, добываемые, как правило, совершенными физическими приборами, открывают путь к созданию новых материалов и эффективных химических процессов.

Вторая область, о которой хочется сказать несколько слов, — лазерное разделение изотопов. Идея здесь, в общем, та же, что и в спектроскопии. Изменяя частоту излучения, в смеси изотопов нащупывают резонанс с атомами строго определенной массы, то есть с одним из изотопов. Затем эти атомы определенным образом помечают и отделяют от других. Разделение изотопов, в частности изотопов урана 235 и 238, было одной из самых трудных проблем зарождающейся атомной промышленности. Проблема эта решалась сложными традиционными методами, как правило, в крупных промышленных установках. Лазерные методы открыли в этой области принципиально новые возможности для выделения нужных изотопов из большого многообразия веществ. Это очень ценно в связи с большим вниманием, которое привлекают сейчас стабильные изотопы — именно стабильные, а не радиоактивные, сигнализирующие о своем присутствии непостепенным распадом, то есть не всегда уместным радиоактивным излучением. Стабильные изотопы, если научиться их получать в достаточных количествах и точно детектировать, могут заменить радиоактивные «метки» во многих областях исследований, в частности в медицине, биологии, химии. Совместными усилиями Института спектроскопии и Института атомной энергии в Грузии создана первая и пока, кажется, единственная в мире небольшая фабрика по лазерному разделению изотопов, которую наверняка со временем будут называть первенцем лазерно-изотопной индустрии.

Любой, даже самый беглый, экскурс в сферы интересов современной физики не может обойти вниманием проблемы получения и использования энергии. Вспомним, например, работы, связанные с созданием эффективных фотоэлементов, которые могли бы стать основой наиболее чистой солнечной энергетики. Долгое время КПД фотоэлементов составлял около 5 процентов, затем его подняли до 8—10. В Ленинградском физико-техническом институте созданы и разрабатываются многокомпонентные гетероструктуры, в которых этот КПД равен почти 30 процентам, а в перспективе достигнет 40. Кроме того, усилия ленинградских физиков направлены на создание фотоэлементов не из кристаллического, а из более дешевого аморфного кремния.

Все это фундаментальные работы, глубокие исследования в области физики твердого тела, но цели у них вполне конкретные — электростанции, например, в пустынных районах, где с площади в несколько квадратных километров снимается энергетический «урожай», достаточный для среднего города. Крупномасштабная солнечная энергетика многим специалистам представляется делом далекого будущего. Однако есть область, где уже сегодня широко используются солнечные электростанции, созданные на основе достижений физики полупроводников. Это установки, обеспечивающие электропитание космических аппаратов, и прежде всего долговременных орбитальных станций, телевизионных ретрансляторов, межпланетных лабораторий.

Размышляя о солнечной энергетике, мы неизбежно затрагиваем экологические аспекты потребления и производства энергии, о которых сейчас так много пишут во всем мире. Здесь, видимо, нужно выделить две главные проблемы. Одна из них состоит в определении того количества энергии, которое потребуется человечеству, и того количества, которое можно использовать без опасности для окружающей природной среды. Вторая проблема связана со способами добывания энергии, с использованием таких ее источников, которые не оказывали бы недопустимо вредного влияния на нашу среду обитания.

Вопрос о количестве потребляемой энергии на первый взгляд может показаться неуместным — какая вроде бы разница, сколько мы будем топить печей, зажигать электрических лампочек или сколько километров будут покрывать наши самолеты, поезда и автомобили? Земля находится как бы в холодильнике; она окружена ледяным космосом, и даже августовским днем температура за бортом реактивного самолета, летящего на высоте всего 10 километров, около минус 40 градусов. И сколько бы тепла ни выделяли все наши механизмы, оно ведь должно быть безболезненно поглощено бездонным космическим радиатором!

Но вот оказывается, что для планеты такого типа, как наша Земля, имеющей атмосферу, величина выделяемого тепла, которое определяется общим количеством потребляемой энергии, очень сильно влияет на тепловой режим тех самых областей, где живет и работает человек. Причем влияет не столько непосредственно, сколько через сложный усилительный механизм, главную роль в котором играет все тот же парниковый эффект. Сущность его не раз описывалась в печати, и я лишь скажу, что на поверхности Венеры в основном из-за сильного парникового эффекта температура достигает плюс 500 градусов Цельсия — для земной жизни малопривлекательная перспектива. Однако именно ее и нужно иметь в виду, развивая земную энергетику. Ведь сравнительно небольшой подъем температуры, связанный с чрезмерным производством и потреблением энергии, может привести к некоторому увеличению плотности облачного слоя, и за ним последует лавинообразное повышение температуры из-за парникового эффекта, который сам себя усиливает, повышая плотность облаков.

Если для оценок всеобщего потребления энергии пользоваться традиционными единицами измерения — калориями, джоулями или киловатт-часами, то придется оперировать очень большими и потому не очень наглядными числами — многими миллионами миллиардов и даже миллиардами миллиардов. Поэтому в мировой литературе для глобальных оценок и прогнозов часто употребляют новую единицу измерения, сокращенно обозначенную буквой Q и связанную со «старыми» единицами таким соотношением: Q — 2,5-1017 килокалорий = 1021 джоулей = 3•1014 киловатт-часов тепловой энергии. Чтобы представить то количество энергии, которое стоит за единицей Q, приведем такой пример: всего 0,3 Q тепла понадобилось бы, чтобы вскипятить все Азовское море; приблизительно столько же потребляет энергии все население планеты в год, а по прогнозам, годовое потребление энергии в 2000 году достигнет 0,8 Q; эксперты Десятой международной энергетической конференции оценили все геологические запасы угля примерно в 240 Q, запасы нефти и газа примерно в 60 Q (разведанные запасы примерно в 8—10 раз меньше); согласно оценкам тех же экспертов солнечное излучение приносит на Землю в год примерно 2000 Q.

Сопоставление приведенных данных может породить чувство полной успокоенности: мол, человечеству ни сейчас, ни в будущем не грозят неприятности типа парпикового эффекта или иные беды, связанные с перегревом планеты за счет чрезмерного производства энергии нашим индустриальным обществом.

Действительно, если сравнить потребляемую, а значит, и производимую в наше время энергию 0,3 Q в год с 2000 Q Солнца, то окажется, что человек вносит в тепловой баланс планеты всего чуть больше сотой доли процента. Величина эта вряд ли может испортить более или менее стабильно работающую природную тепловую машину.

Сегодня в развитых странах на каждого человека приходится в среднем 4—7 киловатт мощности. Эти цифры — очень важный показатель производства материальных благ, они говорят о том, насколько энергично помогают нам разного рода машины, сколько энергии потребляют фабрики и заводы, чтобы обеспечить людей обувью, одеждой, телевизорами, удобрениями для выращивания богатых урожаев и многим другим.

Можно ориентировочно прикинуть, чему равна средняя мощность самого человека, когда он, скажем, выполняет достаточно тяжелую физическую работу. Она равна примерно 2 ваттам. А средняя мощность помогающих ему машин, еще раз напомним, — 4—7 киловатт. Это значит, что на одного работающего человека приходится 2—3 тысячи тепловых, электрических, механических и иных «железных» работников.

Общее энергопотребление в ближайшие десятилетия будет расти. Но по поводу средней потребляемой мощности мнения разных экспертов сильно расходятся, что вполне объяснимо: прогнозирование этого показателя — проблема не только и даже не столько техническая, сколько социальная. Чаще других называют две возможные граничные величины, при которых произойдет стабилизация роста средней потребляемой мощности, — минимальную 10 киловатт и максимальную 20 киловатт. Причем предполагается, что такая стабилизация произойдет где-то в конце следующего столетия, когда население планеты достигнет 11 миллиардов человек. Исходя из этих прогнозов и имея в виду их условность, можно подсчитать максимальную энергию, которую будет производить человечество в конце будущего столетия, — она составит около 7Q, то есть 0,3 процента от получаемой планетой солнечной энергии. Допустима ли такая цифра? Не угрожает ли она установившемуся температурному равновесию? Не вызовет ли серьезных климатических катастроф?

Подобные вопросы в последнее время интенсивно обсуждаются, к ним приковано серьезное общественное внимание, но, судя по всему, удовлетворительного ответа пока нет. Потому что таким ответом должно быть допустимое количество энергии, которое можно производить без опасений. Причем величина эта должна быть абсолютно надежно обоснована, ошибка здесь недопустима — планета у нас одна, и с ней нельзя производить рискованные эксперименты.

Сейчас проблема пределов энергопотребления исследуется на высоком теоретическом уровне, в ее решение включились квалифицированные математики и физики, вместе с метеорологами они строят математические модели сложнейшей машины, «детали» которой Солнце, разогреваемая Солнцем и изнутри Земля, океаны и материки, льды, дожди и ветры, многослойные облачные массивы. Но если вопрос о том, сколько энергии может производить человечество, еще нужно обсуждать, то вопрос о том, каким способом должна добываться эта энергия, уже сейчас достаточно ясен. Во всяком случае, понятно, что то огромное количество энергии, которое потребуется нашей планете уже в первые десятилетия следующего века, нельзя будет получать основным применяемым ныне способом — сжигая органическое топливо, то есть уголь, газ, нефть.

Во-первых, потому, что запасы этого топлива не бесконечны, исчерпав их до конца для нужд энергетики, мы лишим химическую промышленность ценнейшего и незаменимого сырья — вспомните прекрасное образное предостережение Д. Менделеева, напоминавшего, что топить нефтью — это все равно что топить ассигнациями. Но ограниченность ресурсов еще не все — продукты сгорания органического топлива, такие, например, как окись углерода, углекислый газ, сернистый ангидрид и ряд других соединений, уходят в атмосферу, и одновременно из нее извлекается кислород.

У этого процесса есть несколько весьма неприятных последствий. Вот одно из них, многим уже знакомое по собственному опыту, — резко ухудшается состав воздуха, которым дышит человек. Недаром на улицах некоторых столиц есть автоматы, примерно такие же, какие у нас продают газированную воду. Торгуют эти автоматы чистым воздухом — опустил монету и можешь немного подышать на задымленной стадами автомобилей улице. Хирурги знают, как отличаются легкие человека, живущего на лоне природы, от легких горожанина, — у одного легочная ткань нормальная, розоватого цвета, у другого — просто-таки серая, закопченная. По поводу наших взаимоотношений с дымящей техникой очень хорошо высказался один американский метеоролог в книге с многозначительным названием «Загрязненное небо». Он сказал: «Или люди сделают так, что станет меньше дыма, или дым сделает так, что станет меньше людей».

Нисколько не умаляя значения серьезных исследований и крупномасштабных практических работ, направленных на то, чтобы уменьшить загрязнение атмосферы энергетическими установками, работающими на органическом топливе, нужно сказать, что главный источник оптимизма все-таки связан с изменением самой структуры производства энергии. Конкретно — со всевозрастающей ролью атомной энергетики.

Для начала нужно отметить, что уже освоенные процессы добывания энергии из атомного ядра — процессы, использующие деление ядер тяжелых элементов, прежде всего урана, на многие десятилетия и даже столетия обеспечены исходным сырьем. Сейчас, правда, в ядерных реакторах в основном «сжигается» лишь один из изотопов урана, уран-235, которого в природном уране сравнительно мало — всего 0,7 процента. Но уже имеется успешный опыт эксплуатации так называемых реакторов-размножителей, в частности, реакторов на быстрых нейтронах, в которых используется значительно более распространенный уран-238. Наряду с энергией эти реакторы дают другой вид ядерного «горючего», как бы размножают исходный источник энергии. Первой в мире мощной установкой на быстрых нейтронах был реактор БН-350 мощностью 150 мегаватт в городе Шевченко; сейчас в стране созданы и значительно более мощные реакторы этого класса.

Широкое освоение реакторов на быстрых нейтронах позволит использовать уже не доли процента, а примерно 30—40 процентов природного урана. Огромное значение работ этого направления видно уже по тому, что они особо отмечены в документах XXVI съезда партии.

Что же касается атомной энергетики в целом, то в конце одиннадцатой пятилетки, то есть в 1985 году, на ее долю придется 220—225 миллиардов киловатт-часов электроэнергии, почти столько же вырабатывают все гидроэлектростанции страны. А вместе эти оба вида чистой энергетики дадут почти треть всей электроэнергии, которая будет выработана в стране.

То, что атомная энергетика, так же как гидроэнергетика, названа чистым видом производства энергии, кое у кого, видимо, вызовет недоумение. К сожалению, использование энергии атомного ядра в сознании некоторых людей связано с предрассудками, скорее всего порожденными зловещим дебютом этого источника энергии в атомном оружии. Вместе с тем ядерная энергетика в действительности является чистой, во всяком случае значительно более чистой, безвредной для человека и среды его обитания, чем энергетика тепловая, основанная на сжигании угля и нефти.

Проблема безопасного захоронения радиоактивных отходов решается на высоком научном уровне, решается надежно. Попутно заметим: количество отходов, которое подлежит изолированию, сравнительно невелико. Американские физики подсчитали, что даже если вся энергия в их стране будет производиться на атомных электростанциях, то для захоронения радиоактивных отходов понадобится участок земли площадью всего в один квадратный километр. Что же касается разного рода неуправляемых утечек радиоактивных веществ, то на современных атомных электростанциях они настолько малы, что ими вполне можно пренебречь. Во всяком случае, эти утечки значительно меньше, чем выброс радиоактивных веществ, которым неизбежно сопровождается сжигание любого химического топлива. Тем, кому слово «меньше» покажется недостаточно убедительным, сообщим цифры — современная атомная электростанция выбрасывает в атмосферу в 500—1000 раз меньше радиоактивных веществ, чем тепловая электростанция такой же мощности.

Сегодня, по данным Международного агентства по атомной энергии, более чем в 20 странах мира работает почти 250 атомных электростанций, они производят почти 6 процентов всей мировой электроэнергии. Любые прогнозы развития энергетики сходятся на том, что доля атомных электростанций в энергопроизводстве будет расти. Эта тенденция отражена и в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года»: наряду с необходимостью улучшать использование топливно-энергетических ресурсов и сокращать потребление нефти и нефтепродуктов в качестве печного топлива отмечается необходимость развивать атомную энергетику опережающими темпами.

По многим прогнозам через 30—50 лет почти всю электрическую энергию, производимую на планете, будут вырабатывать именно атомные станции. Но, как писал в журнале «Коммунист» президент Академии наук А. Александров, даже такая полная «атомизация» электроэнергетики лишь на 20 процентов уменьшит потребление природного топлива, а нефти и газа — и того меньше. Поэтому «наступило время подумать и о других сферах применения атомной энергии. Выработка промышленного и отопительного тепла, включение атомной энергетики в металлургию и химическую промышленность являются задачами значительно более крупными, чем электроэнергетика. В ближайшие годы человечество, конечно, станет свидетелем проникновения ядерной энергетики в эти области».

Советские физики, занимающиеся расширением сфер использования атомной энергии, работают, в частности, над двумя крупными проблемами. Одна из них — создание реакторов, вырабатывающих тепло при температуре 800—1000 градусов, — это примерно в два раза выше, чем в типичных реакторах, используемых ныне на атомных электростанциях. Чтобы пояснить важность создания высокотемпературных реакторов, достаточно сказать, что они найдут применение в такой прогрессивной технологии, как бездоменное производство металла.

Не менее значительны работы по производству низкотемпературного тепла в ядерных реакторах. На основе этих работ создаются атомные станции теплоснабжения, сокращенно ACT, Такие станции будут использоваться для централизованного теплоснабжения крупных городов, то есть они будут отапливать жилища и предприятия, обеспечивать горячее водоснабжение.

То, что от реактора ACT нужно получать сравнительно низкую температуру, примерно 150 градусов, резко упрощает всю систему, отпадает необходимость в мощных насосах, парогенераторах, конденсаторах, работающих к тому же в контуре, связанном непосредственно с самим реактором, вся система получается исключительно простой, надежной, удобной в эксплуатации.

В нашей стране уже строятся довольно крупные ACT, в частности, в Воронеже и Горьком они будут снабжать теплом районы этих городов, имеющие по 300—400 тысяч населения. Предполагается, что уже через 10—15 лет потребление низкотемпературного тепла в стране достигнет 6 миллиардов гигакалорий; для получения такого количества тепла пришлось бы сжечь практически всю нефть, добываемую в стране в течение года. Отсюда ясно, какой огромный экономический эффект могут дать атомные станции теплоснабжения.

Все, что говорилось до сих пор об атомной энергетике, относится к получению энергии в реакциях ядерного деления. Но это не единственный способ поставить на службу человеку энергию, скрытую в недрах вещества.

Надежды на энергетическое изобилие вот уже несколько десятилетий связаны с возможностью зажечь на Земле рукотворное и надежно управляемое мини-солнце — использовать энергию, выделяющуюся при синтезе (соединении) ядер водорода в ядро гелия. Любопытно, что возможность получения энергии из этой термоядерной реакции учеными была понята на несколько лет раньше, чем возможность использования энергии, выделяемой при делении ядер урана. Но вот урановые реакторы уже много лет работают, их вклад в энергетику с каждым годом резко возрастает, а энергию синтеза водородных ядер (термоядерную энергию, термояд) пока реально использовать не удается.

История термоядерных исследований сама по себе достойна внимания, в ней можно найти немало интересного, поучительного. Увидеть, в частности, как природа последовательно ставила на пути физиков одно сложное препятствие за другим и как у исследователей находились силы и даже мужество, чтобы эти нескончаемые препятствия преодолевать.

Сейчас работы ведутся в двух основных направлениях: на установках с магнитным удержанием высокотемпературной плазмы — в «токамаках» и «стелараторах», и в так называемых инерциальных системах, где микроскопические порции горючего должны непрерывно подаваться в реактор и нагреваться до необходимых сотен миллионов градусов за счет сильнейшего сжатия с помощью мощных лазерных лучей, электронных или ионных пучков.

Естественно, что специалисты, работающие на каждом из этих направлений, лучше других видят его достоинства, и не исключено, что в будущем будут мирно сосуществовать термоядерные установки с реакторами разных типов. Но сегодня, пожалуй, больше других продвинулись к заветной цели, к самоподдерживающейся термоядерной реакции, «токамаки» — установки, родившиеся в нашей стране и ныне широко развиваемые во всем мире. В нескольких странах проектируются или уже начали создаваться достаточно большие «токамаки», в которых можно будет осуществить зажигание самоподдерживающейся термоядерной реакции не с целью получения энергии, а для начала с целью исследования этого процесса. Пока же на «токамаках» идет уточнение ряда важных деталей, идет подготовка к постройке больших реакторов.

Интересные результаты получены в Институте атомной энергии имени И. В. Курчатова на установке «Токамак-7», где впервые использованы сверхпроводящие магнитные системы.

Пуск этой установки ожидался с некоторым трепетом — очень хотелось знать, насколько устойчиво она будет работать. Оказалось, что «Токамак-7» работает устойчиво, надежно, его непрерывно эксплуатируют месяцами, включают для проведения исследований на целый день без перерывов, в то время как более ранние машины таких масштабов включались для кратковременных экспериментов на считанные секунды. За счет сверхпроводящих магнитов «Токамак-7» несравненно экономичнее своих предшественников.

Надежность установки, которую можно считать прообразом реального реактора, вселяет оптимизм, главный источник которого — полученные на «токамаках» параметры плазмы, уже близкие к тем, что должны обеспечить непрерывную реакцию с выделением энергии.

Можно предположить, что термоядерный реактор на основе «токамака» будет работать или непрерывно, или многоминутными циклами с примерно секундными перерывами для выполнения некоторых вспомогательных операций. Чтобы получить устойчивую самоподдерживающуюся реакцию, которая будет выделять больше энергии, чем потребляет установка, нужно иметь достаточно плотную водородную (точнее, дейтерий-тритиевую) плазму (то есть само термоядерное горючее) и удерживать ее длительное время без заметного снижения начальной температуры.

Сейчас на разных установках получены параметры, довольно близкие к требуемым, но добыты они раздельно, не комплексно. Если, например, температура близка к термоядерной, то при этом плотность плазмы или время сохранения нужной температуры в несколько раз меньше, чем требуется. Уже само это «в несколько раз меньше», огорчительное для человека непосвященного, говорит о заметном прогрессе физики — еще не так давно параметры плазмы в «токамаках» в сотни и даже в тысячи раз отличались от того, что нужно для самоподдерживающейся реакции.

Четыре группы исследователей сейчас создают установки, в которых они надеются зафиксировать весь необходимый комплекс параметров, — в СССР, США, Японии и в Объединении европейских стран. Совместными усилиями этих групп по инициативе Советского Союза разработан проект крупнейшего международного «токамака» «Интор», который мог бы заметно превзойти не только существующие, но и проектируемые национальные установки, сделав таким образом важный шаг от экспериментов к термоядерной электростанции.

Интенсивно развиваются и работы по исследованию инерциальных систем, где энергию предполагается получить, так сказать, в пулеметном режиме — от непрерывной очереди термоядерных микровзрывов в сильно сжимаемых микроскопических дейтерий-тритиевых мишенях, которые одна за другой поступают в реактор.

Сейчас исследуются три основные сжимающие системы для инерциальных установок — мощное лазерное излучение, интенсивные пучки электронов или ионов и сильные магнитные поля. Исторически раньше других начались работы в области лазерного термоядерного синтеза, причем здесь много интересных пионерских работ выполнено в ФИАНе — Физическом институте имени П. Н. Лебедева.

Сейчас уже можно сказать, что результаты, которые получат на инерциальных установках, будут определяться мощностью, вложенной в мишень. Судя по всему, это должна быть внушительная величина — примерно 1014 ватт, то есть сто миллионов мегаватт. Как известно, увеличить мощность можно двумя путями: повышая энергию или уменьшая время, в течение которого она действует. Сейчас на всех трех направлениях — лазеры, пучки частиц и магнитные поля — получены довольно большие мощности, но при разных соотношениях энергии и длительности импульса: в лазерных системах при сравнительно небольшой энергии и рекордно коротких импульсах, в системах с магнитным сжатием, наоборот, при большой энергии и довольно продолжительном импульсе и, наконец, в установках с пучками частиц, таких, например, как советская «Ангара-1», при некоторых промежуточных параметрах. Ведущиеся работы позволят решить, какой из трех, как сейчас принято говорить, драйверов имеет основные достоинства.

Размышляя об успехах и проблемах современной физики, о том, насколько исследования в этой обширной области продвигают вперед наши знания, неизбежно обращаешься и к другим областям науки. Физика, исследуя наиболее фундаментальные, глубинные процессы и структуры материи, создает фундамент практически для всех отраслей естествознания и входит в эти области в виде таких, например, важнейших научных направлений, как биофизика, геофизика, химическая физика, металлофизика, радиофизика и др. Каждое из этих направлений достойно отдельного подробного обзора, и довольно трудно представить себе, как можно было бы объединить в одной статье даже короткие упоминания о них. Однако есть такая взаимодействующая с физикой область, о которой непременно следует сказать несколько слов. Речь идет о математике.

Так сложилось, что в сознании многих людей физика и математика бытуют неразрывно, о чем свидетельствует, в частности, узаконенное словосочетание «физико-математический». Эта ситуация вполне объяснима: исторически физика раньше других областей науки начала широко использовать математические методы, да и сама методология современной физики в огромной мере опирается на применение и даже на разработку математического аппарата. Но желание сказать несколько слов о математике связано совсем не с этим, не с той важной ролью, которую она играет в прогрессе физики. Побудительная причина — совершенно новый уровень математизации всей нашей научной и практической деятельности, на который мы поднимаемся с появлением доступных электронно-вычислительных машин. Нам необходимо во многих случаях изменить сам строй нашего мышления в отношении этих машин, научиться более четко организовывать, алгоритмизировать свои рассуждения и размышления, используя технику, особенно для выполнения рутинных вычислительных или логических операций. Должна произойти определенная ломка нашей психологии. Процесс этот непростой, но неизбежный.

Физика, несмотря на свою фундаментальность, никогда не отгораживалась стеной, академизма от нужд практики, от запросов техники, химии, биологии и других областей, опирающихся на физические исследования. Сильна связь физики с практической деятельностью человека в нынешнее время, особенно в нашей стране, где использование научных открытий всегда, без каких-либо исключений, согласуется с интересами общества и возведено в ранг государственной политики. Но конечно же, поиск новых направлений использования результатов тех или иных фундаментальных работ, развитие прикладных исследований с учетом реальных интересов практики, передача научных достижений промышленности, то, что обычно называют внедрением, — все это области, в которых ученый всегда может изыскать резервы инициативы, творческой и деловой активности. Именно об этом напоминают нам слова Леонида Ильича Брежнева, произнесенные с трибуны XXVI съезда КПСС: «Страна крайне нуждается в том, чтобы усилия «большой науки», наряду с разработкой теоретических проблем, в большей мере были сосредоточены на решении ключевых народнохозяйственных вопросов, на открытиях, способных внести подлинно революционные изменения в производство».

Советские физики, как и все наши ученые, концентрируют свои усилия на разработке ключевых научных проблем, на продвижении вперед по всему фронту фундаментальных исследований. В то же время они всегда ищут и будут искать возможность прийти на помощь технике, промышленности, народному хозяйству страны, видят в этом свою первейшую профессиональную обязанность, свой высокий гражданский долг.

Биотехнология ближайших лет (Академик Овчинников Ю.)

Мы свидетели качественных перемен в науке, которая становится одним из главных двигателей прогресса. Там, где экономические рычаги уже использованы, наука открывает неожиданные возможности, ведущие к цели неизведанным путем, который часто оказывается много короче.

Рассказывает академик Юрий Анатольевич Овчинников

Сокращение сроков внедрения достижений науки в практику — черта нашего времени. В условиях же социалистической системы хозяйствования это имеет особое значение, поскольку наука у нас — инструмент в руках государства, и очень крупные научные направления планируются государством в интересах развития всего народного хозяйства страны. Физико-химическая биология — одна из таких наук.

В предыдущем пятилетии мы ставили себе задачу выйти на определенный уровень развития биологической науки в стране, который был бы адекватен мировому. Главные направления этого наступления определились к середине 70-х годов, когда наметился существенный прогресс в ряде ведущих направлений биологии — молекулярной генетике, иммунологии и иммунохимии, изучении мембран, биоэнергетике и др. За постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР 1974 года о развитии фундаментальных исследований в биологии, использующей физико-химические подходы и приемы, последовало создание в стране крупных научных центров, которые обусловили значительное продвижение вперед. В одиннадцатой пятилетке нам предстоит, поддерживая и укрепляя весь фронт биологических исследований, обеспечить особенно быстрое развитие тех областей физико-химической биологии, которые имеют прямой выход в медицину, сельское хозяйство, в ряд отраслей промышленности.

В принятых XXVI съездом КПСС «Oсновных направлениях социального и экономического развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года» предусмотрена «разработка биотехнологических процессов для производства продукции, используемой в медицине, сельском хозяйстве и промышленности». Речь идет о реализации достижений в исследовании физико-химических основ жизнедеятельности, которые завершились созданием новых технологий. Впервые биотехнологические работы включены в Государственный план. В целевых программах расписаны разработчики и исполнители — от научных учреждений до заводов.

Сейчас создается, по существу, новая отрасль промышленности — высокопроизводительная, эффективная, мобильная, требующая высокой культуры производства, но дающая принципиально новый подход к решению задач, которые до этого казались недоступными.

Пример — получение лекарственных препаратов. Традиционное направление в медицине — поиск препарата эмпирическим путем, путем долгим и необычайно трудоемким. Приходится синтезировать и проверять в среднем 10—12 тысяч веществ, чтобы найти один ценный препарат. Идут длительные испытания на животных, затем испытания клинические, прежде чем этот препарат входит в практику.

Другой путь — более эффективный (если он приемлем) — использование природных биорегуляторов, которые содержатся в организме, но в недостаточных количествах. В частности, больные диабетом испытывают недостаток в инсулине, потому что поджелудочная железа перестает вырабатывать нужное количество этого гормона. Сейчас практикуют введение в организм инсулина животного происхождения. Но он отличается от человеческого, и у многих больных уже сегодня возникают аллергические реакции, вплоть до того, что некоторые вообще не переносят животный инсулин; а такая ситуация в общем-то чревата печальным исходом. Перед наукой встала проблема: нужен инсулин человека, но где и как его добывать?

Когда пептидный синтез достиг высокого уровня, решили синтезировать инсулин химически. И принципиально он был синтезирован, но экономически этот путь оказался пока тупиковым. Преградой стала сложность его массового производства: необходимо около 150 стадий синтеза. Были испробованы и другие подходы, но все они натолкнулись на непреодолимые препятствия.

И вот одно из направлений современной биотехнологии родилось на основе генетической инженерии. Наступил определенный этап в изучении нуклеиновых кислот, главных хранителей наследственной информации, когда ученые научились не только прочитывать структуру генетического аппарата — ДНК, но и оперировать эту гигантскую молекулу, разрезая ее на части, смотреть, какие фрагменты отвечают за ту или иную функцию живого организма, выделять или синтезировать их химическим путем. Произошел революционный скачок в науке: оказалось, что можно взять ген одного организма и встроить его в генетический аппарат другого — он там работает! Проще всего сегодня встраивать чужие гены в микроорганизмы — бактерии или дрожжи, для чего лучше использовать сателлитные генетические структуры — плазмиды, которые представляют собой маленькие циклические молекулы ДНК, несущие небольшую часть генетической информации клетки. Делать это можно, используя и другие простейшие системы, такие, скажем, как вирусы, бактериофаги. Вводя туда информацию с помощью нового гена, можно ожидать, что она будет реализована, проявит себя в организме нового хозяина. Полученные таким образом искусственные ДНК назвали рекомбинантными.

Что же сделано сегодня?

Например, ген инсулина был химически синтезирован, затем введен в микробную клетку — кишечную палочку, и заработал... Правда, не сразу. К нему пришлось присоединить еще некоторые элементы ДНК, необходимые для того, чтобы клетка начала реализовывать новый ген. Эти элементы как бы говорят клетке, что ген «свой» и его можно принять и использовать.

Такой искусственный организм, построенный, с одной стороны, из кишечной палочки, с другой — из синтетического животного гена, работает и дает среди собственных продуктов жизнедеятельности инсулин. Выход препарата достигнут уже значительный. Но исследования продолжаются. В лабораторных условиях синтез осуществлен в нескольких странах, включая нашу страну. Найден прямой путь, потому что с помощью именно такой комбинации инсулин человека оказывается доступным. Первые результаты (а здесь нужна тщательная проверка) показывают, что он абсолютно идентичен тому, что вырабатывается человеческим организмом. Значит, этот подход пригоден для получения и других биорегуляторов...

После инсулина замахнулись на интерферон — белок, который в живом организме подавляет размножение вирусов, обезвреживая их в клетке хозяина. Изучать его непросто хотя бы потому, что его ничтожно мало в клетках. Кроме того, интерферон вырабатывается клеткой только в ответ на ее заражение вирусом. При этом надо помнить, что интерферон видоспецифичен, для каждого организма свой. Как же в таком случае быть с человеческим?

Надо иметь клетки человека, клеточную культуру, которая способна давать интерферон. Выбрали кровь, а точнее лейкоциты, которые, когда их заражают вирусом, вырабатывают интерферон, и стали его выделять из этих клеток. Такой метод получения интерферона сейчас широко применяют во всем мире, разработан он и в нашей стране, в Институте эпидемиологии и микробиологии имени Н. Ф. Гамалеи Академии медицинских наук СССР.

Все, казалось бы, хорошо, но ученые подсчитали: чтобы получить одну лечебную дозу интерферона, надо взять примерно два литра донорской крови. Другими словами, чтобы вылечить всех больных вирусными заболеваниями, наверное, не хватит крови всего человечества.

Проблема интерферона стала еще более острой после того, как удалось показать, что этот белок в высоких концентрациях эффективен против многих вирусных заболеваний, включая грипп. Сенсацию в мире вызвало то, что на ряде примеров была обнаружена его эффективность против некоторых форм рака. Не путь ли это к решению проблемы? Если считать, что многие формы рака имеют вирусную природу, это не так уж нелогично. Обольщаться, конечно, нельзя, но есть над чем подумать...

Значит, интерферон необходим. И ученые включились в борьбу за получение этого белка на путях генетической инженерии. В принципе технология его получения та же, что и инсулина, только теперь надо из лейкоцитов человека выделить не сам интерферон, а его ген, и уже этот ген встраивать в кишечную палочку или дрожжи. Другой путь — синтезировать ген химически, что сделать труднее, чем в случае с инсулином, поскольку интерферон имеет гораздо более сложную структуру. Она была расшифрована лишь в 1980 году, и не прямым путем (белок был недоступен для прямого анализа), а через генетическую копию. Когда стала известна структура, появилась возможность начать химический синтез.

В нашей стране работа идет по обоим направлениям. Нельзя пока сказать, что задача решена. Но ген интерферона уже получен, и программа работ близка к завершению.

Эти два примера показывают огромные возможности генетической инженерии. Сейчас задача тщательной медицинской оценки генноинженерного препарата выдвигается на первый план.

Создание микроорганизмов с желаемыми свойствами стало делом привычным. Они сравнительно легко воспринимают любые гены, растут и синтезируют чужие белки. Процесс этот можно оптимизировать — искусственная система довольно легко поддается воздействию экспериментатора, и можно в сотни раз повышать выход одного какого-либо конкретного белка. Но надо всегда иметь в виду, что консервативность такой системы не столь велика, как у сложившегося организма, который оттачивался веками эволюции. Следовательно, новые организмы требуют большего внимания.

Это направление генной инженерии мы считаем одним из главных в биотехнологии, с прямыми выходами, наиболее перспективным для медицины.

Но есть и другие. Например, использование культур клеток. Это также биотехнология, то есть технология выращивания культуры клеток животных или растений. Естественно, проще выращивать их — подобно тому, как это делается с микроорганизмами — в ферментерах, чем выделять из организма, даже если это животные клетки, а не клетки человека.

Главное, что здесь определилось сегодня, — возможность практического использования последних достижений иммунологии. Известно, что организм для борьбы с любым чужаком, будь то микроб или вирус, выделяет специфические белки — антитела или иммуноглобулины. Такая защитная клетка иммунной системы, как лимфоцит, вырабатывает универсальные антитела, действенные против любых агентов, какие только можно себе представить. Данное свойство организма используется в медицине: в организм вводится убитый вирус, в ответ на него вырабатываются необходимые антитела, и организм подготавливается к встрече с живым вирусом.

А можно ли создать такую клетку, которая продуцировала бы только один конкретный тип антител против одного конкретного агента, вторгшегося в организм? Оказывается, можно. Это одно из последних достижений сегодняшней иммунологии: путем гибридизации клеток лимфоцитов с некоторыми другими клетками получают гибридные клетки — гибридомы, способные вырабатывать весьма специфические антитела против конкретных возбудителей, и их можно использовать для лечения. Речь идет о создании качественно новых «лекарств». Сегодня во всем мире, в том числе и в нашей стране, уже получены гибридомы различного типа. Теперь необходимо наладить их промышленное производство для борьбы с наиболее опасными агентами. Но и на этом пути предстоит решить еще немало задач...

Впечатляющие результаты получены советскими учеными при выращивании растительных клеток. Удалось показать, что, если поставить такую клетку в определенные условия, она может дать начало целому растению, а ведь еще недавно считали, что клетки строго специализированы. Уже стало реальностью выращивание культуры клеток женьшеня, из которых выделяют ценнейшее вещество корня женьшеня — паноксазин. Наша промышленность производит тонны такой культуры, а старатели приносят в год, как правило, 150—200 килограммов. Сравнение явно в пользу биотехнологии... Сейчас испытания проходят китайский лимонник и целый ряд других растений. В принципе таким способом можно выращивать любое растение, которое вырабатывает полезные человеку вещества.

Можно брать клетки в точке роста растения (в силу биологической специфичности они всегда свободны от вирусов) и размножать их в стерильных условиях. Получение безвирусного посадочного материала — одна из центральных проблем в растениеводстве. Но не менее важно это и для медицины, использующей лекарственные травы, — такими растениями легче управлять, они дают значительно больший выход полезной для человека продукции.

Еще одно направление биотехнологии, можно сказать, традиционное — микробный синтез физиологически активных соединений, кормовых белков. Так получают каратиноиды, витамины. В нашей стране создана индустрия, производящая белок для добавления в корм животным. Таким же способом можно получать и ценнейшие белки, в которых ощущается дефицит в рационе человека, сбалансировать пищу людей по аминокислотному составу. Для этого надо менять сырье. Сначала микробы выращивали на нефти, затем на чистых ее составляющих — парафинах, теперь выясняется, что лучше использовать природный газ или метиловый, еще лучше этиловый спирт. А можно, наверное, найти и более мягкий агент, из которого с помощью микробов можно получать белки, совершенно свободные от каких-либо примесей, полностью усваиваемые животными и человеком.

Наконец, важная ветвь биотехнологии — использование в медицине иммобилизованных ферментов, в частности, для борьбы с атеросклерозом и тромбозами. Такие работы успешно проводятся, например, во Всесоюзном научном кардиологическом центре АМН СССР совместно с МГУ. Берут фермент, «иммобилизуют», присоединяя его с помощью ковалентного пришивания к полимеру, затем, используя законы иммунологии, направляют высококонцентрированный препарат в строго заданное место в организме, например в пораженный кровеносный сосуд. Это сложнейшая биотехнологическая операция, но она оказалась возможной. Мне кажется, здесь во многом будущее фармакологии.

Вообще будущее медицины тесно связано с биологией.

Если раньше поиск лекарственных веществ был целиком эмпиричен, то есть практика доминировала над теорией, то сейчас создание многих препаратов — результат направленного поиска. (Пример — пенициллин, открытый случайно, когда обнаружились целебные свойства плесени и было выделено действующее начало. Но как только установили его структуру, исследования стали целенаправленными.)

Сегодня модифицированные антибиотики полусинтетического плана, полученные на основе сугубо химических методов, оказываются более эффективными против устойчивых к ранее использовавшимся антибиотикам микроорганизмов. И я думаю, никак нельзя говорить, что эра антибиотиков отходит на второй план. Нет, просто становятся изощреннее враги человека, и надо использовать наиболее рациональные орудия борьбы с ними. Комбинация биологических и химических методов и дает в руки человека эти мощные средства борьбы.

Выяснение строения того или иного препарата, который оказывает целебное действие на организм животного и человека, его искусственное создание проходят ныне в очень короткие сроки. Применяются методы как конструктивного анализа препаратов, так и их химического синтеза. В результате практическая фармакология имеет очень большое число средств, достаточно мягких и эффективных. Так что современная медицина мощно использует последние достижения биологии, ее приемы и подходы, причем не только фундаментальная медицина, но и сугубо практическая.

В свою очередь, биология, занимаясь фундаментальными проблемами, прямо учитывает интересы медицины, народного здравоохранения, в частности, в таких вопросах, как проблема борьбы с сердечно-сосудистыми заболеваниями, раком, проблема иммунитета и так далее. В каждом из этих направлений в последние годы получены важные результаты на базе развития биологических работ.

Возьмем центральную проблему медицины — рак. Целым рядом исследователей было установлено, что рак имеет вирусно-генетическую природу, связан с трансформацией генетического аппарата. Эта теория, созданная советскими учеными, сейчас нашла полное подтверждение, а следовательно, появилась возможность предлагать гораздо более эффективные подходы. Иными словами, борьба со злокачественными новообразованиями лежит теперь в определенном русле, поиск ведется целенаправленно.

Установлено, например, что при раковых заболеваниях чрезвычайно меняется клеточная мембрана, то есть клеточное перерождение фиксируется на уровне клеточной мембраны. Многое прояснилось и в отношении того, каким образом здоровая клетка превращается в злокачественную. Важен и такой вывод: оказывается, общая стимуляция иммунной системы организма может помочь в предупреждении и лечении рака.

Наметились новые подходы к проблеме. Несколько лет назад в Болгарии был получен препарат из молочнокислой бактерии, оказавшийся очень эффективным в лечении многих специфических для животных форм рака. Совместные исследования советских и болгарских ученых установили, что активным началом служат небольшие элементы клеточной стенки бактерий, то есть соединения, которые никогда прежде не исследовались в качестве противораковых агентов. Это совершенно новый класс веществ...

Я думаю, современные достижения генетики позволят решить очень серьезные социальные проблемы медицины. Так, дефицит самых мощных и ценных гормональных веществ, который предопределяет десятки тяжелейших заболеваний человека, можно будет устранять, получая с помощью генетических операций дешевые и чистые препараты на основе работы полезных микроорганизмов. Это путь решения тех проблем, которые долгое время стояли перед эндокринологией, притом настолько неожиданный, что несколько лет назад об этом нельзя было и мечтать.

То же самое можно сказать о подходах к лечению сердечно-сосудистых заболеваний, внедрении новейших методов в изучение, в частности, мембранных систем, в исследования механизмов работы сердца, сердечной мышцы.

Теперь обратимся к совершенно иной области — сельскому хозяйству. Здесь также благодаря фундаментальным исследованиям в биологии намечаются или уже реализованы новые подходы.

При всей индустриальной мощи современного сельскохозяйственного производства, особенно в развитых странах, несмотря на накопленный человечеством огромный опыт ведения сельского хозяйства, оно сегодня еще остается, пожалуй, наиболее подверженным действию стихийных сил природы, причудам климата и капризам погоды, доставляет человеку немало хлопот, а порой влечет за собой разочарования и несчастья. Надо признать, что сельское хозяйство в настоящее время не справляется со многими проблемами. По данным ФАО при ООН, в мире за год производится около 75 миллионов тонн пищевого белка, что составляет около 60 граммов в день на человека при средней корме 100 граммов. Другими словами, 60 процентов людей в мире недоедают, из них 30 процентов голодают. За два последних десятилетия темпы роста народонаселения в большинстве развивающихся стран проявляют тенденцию к опережению темпов роста сельскохозяйственной продукции. Если учесть, что к 2000 году население планеты достигнет, по прогнозам, 6,2 миллиарда человек, дефицит сельскохозяйственной продукции при сохранении нынешних темпов роста может стать весьма острым.

Человечество настойчиво ищет пути преодоления трудностей, которые стоят перед сельским хозяйством, и с этой целью оно мобилизует и концентрирует свои технические, материальные и творческие ресурсы. Наука как своего рода сосредоточение накопленного опыта, отражение всего лучшего, передового, что создано человеком, и как одно из мощных средств решения стоящих перед человечеством проблем еще в большем долгу перед сельским хозяйством.

Для нашей страны этот вопрос также актуален еще и потому, что она расположена в довольно сложном географическом регионе.

Мы обладаем огромными земельными ресурсами, это наше ценнейшее достояние. В то же время большие площади у нас занимают тундры, болота, пустыни, горы. Южнее 48-й параллели расположена лишь треть земель сельскохозяйственного назначения, 60 процентов пашни находятся в районах со средней годовой температурой воздуха до плюс 5 градусов, на 64 процента пахотных земель выпадает осадков меньше 400 миллиметров в год.

У нас нет тепличных зон, скажем, свойственных США, и очень большие регионы, занятые под сельскохозяйственными культурами, находятся в областях или достаточно холодных, или засушливых.

Сейчас в нашей стране разрабатывается Продовольственная программа. Эта важнейшая программа включает в себя вопросы повышения продуктивности растениеводства и животноводства, вопросы сельскохозяйственного машиностроения, химизации сельского хозяйства и целый ряд других. Она предусматривает использование последних достижений науки.

Для ученого, уже сказавшего свое слово в науке или только начинающего путь в ней, участие в решении сельскохозяйственной проблемы определяется не только сознанием гражданского долга ввиду огромной значимости этой проблемы для государства. Перед ним широкое поле деятельности, где он может полностью проявить, свой творческий потенциал.

Взять, к примеру, проблему химизации. За последние 15 лет производство минеральных удобрений в стране возросло более чем в три раза. В 1980 году наша страна вышла на первое место в мире по производству туков. Улучшился и расширился ассортимент минеральных удобрений. По средней концентрации питательных элементов мы оставили позади такие развитые западноевропейские страны, как Великобритания, ФРГ, Франция, уступая лишь США. Азотные и фосфорные удобрения, выпускаемые отечественной химической промышленностью, по большинству физико-химических и механических свойств не уступают зарубежным аналогам. Ученые внесли большой вклад в разработку перспективных комплексных удобрений.

Однако для удовлетворения растущих потребностей сельского хозяйства в фосфорных удобрениях нужны не только дальнейшие геологические поиски месторождений, но и научные решения и новые разработки по обогащению и использованию фосфорсодержащих руд.

Хорошо известно: чтобы усилить эффективность минеральных удобрений, надо повысить коэффициент использования действующего вещества, которое вносится в почву вместе с минеральными удобрениями. Сегодня около половины питательных веществ попавших в почву туков теряется из-за химических и биологических факторов: они вымываются в недоступные для растений глубинные слои почвы, закрепляются в почве и так далее. И решать эту проблему предстоит совместно и сельскому хозяйству (с помощью определенных агрохимических и агротехнических мероприятий), и химической промышленности (путем улучшения качества удобрений), и, конечно, ученым, которые должны создавать новые типы комплексных удобрений с заранее заданным уровнем высвобождения питательных элементов по фазам развития растения, медленно растворимых удобрений в капсулах и так далее.

Среди разных подходов к получению высококачественных удобрений вырисовываются принципиально новые. Речь идет о проводимых советскими учеными работах по связыванию атмосферного азота и кислорода в низкотемпературной плазме, по синтезу аммиака с применением металлоорганических катализаторов, без использования высоких температур и давления, по биологической фиксации азота. Пока эти работы находятся на стадии исследований, но они представляются весьма перспективными.

Большое значение в развитии химизации сельского хозяйства на современном этапе играют пестициды. И здесь работают ученые. Сейчас, например, целая серия новых пестицидов проходит государственные испытания. Больше того, разрабатываются научные основы направленного синтеза пестицидов с заданными биологическими свойствами, совершенно безвредных для человека и животных, легко разлагающихся в почве за короткие сроки.

Вместе с тем большие перспективы для сельского хозяйства открывает использование физиологически активных соединений, в частности, феромонов — специальных веществ, регулирующих поведение животных, насекомых, привлекающих самцов к самкам. Можно считать, что мы имеем дело с химическими средствами борьбы третьего поколения. С помощью феромонов можно узнать, где много вредителей сельскохозяйственных растений, а где мало, и направленно использовать ядохимикаты. Для сельского хозяйства феромоны оказываются поразительно эффективными: они могут отвлекать насекомых, уводить кх целыми массами от охраняемого участка в далеко отстоящие регионы, они действуют в малых концентрациях, абсолютно не чувствительных ни для человека, ни для животных.

Здесь наметилось два подхода. Прежде всего оказалось, что некоторые микроорганизмы среди продуктов своей жизнедеятельности выделяют вещества, почти подобные феромонам. Значит, возможен микробиологический способ получения этих ценных веществ. Другой путь — химический синтез; его облегчает относительная простота химического строения феромонов.

Не меньший интерес представляют аналоги ювенильного (омолаживающего) гормона, который способен нарушать нормальный ход развития насекомых, а также стерилизовать взрослые особи.

Величина урожая в значительной мере определяется возможностями самих растений использовать солнечную радиацию. В то же время природа распорядилась так, что обычно утилизируется менее одного процента физиологически активной радиации. А нельзя ли повлиять на этот процесс? Оказывается, продуктивность растений можно резко повысить, отбирая формы с наиболее активными хлоропластами, внося необходимые изменения в генетический аппарат, который контролирует фотосинтез. Это еще одна задача, которую призвана решить наука.

Исследования ученых в области физиологии растений во всем комплексе, включая проблемы корневого питания растений, транспорта в них веществ, проблемы дыхания, устойчивости к болезням, открывают путь к направленному воздействию на растение, управлению его развитием, а значит, и к прогнозированию урожая.

Магистральный путь интенсификации сельскохозяйственного производства — создание новых сортов растений и пород животных. Здесь есть крупные достижения, они традиционны для нашей науки. В мире широко известны имена академиков П. Лукьяненко, В. Пустовойта, В. Ремесло, Н. Цицина, М. Ходжинова и многих других.

Но необходимо идти вперед. В перспективе сельскохозяйственное производство должно базироваться в основном на непрерывной (через 5—7 лет) смене сортов. Почему? Во-первых, это дает возможность наиболее полно и быстро реализовать новейшие достижения селекционно-генетической науки, а во-вторых, возбудители болезней и вредители не успевают перестроиться и сформировать соответствующие полуляции, приспособленные к новым сортам.

Ученые предложили новейшие методы современной генетической селекции, такие, как мутагенез, полиплоидия, генетически регулируемый гетерозис и отдаленная гибридизация. Их использование позволило внедрить целый ряд новых сортов: например, «киянка» и «ново-сибирская-67». Эти сорта отличаются не только высокой урожайностью, но и хорошим качеством зерна, устойчивостью к полеганию и т. д. Многие новые сорта проходят государственное сортоиспытание.

Формы растений и виды животных, которых нет в природе, позволяет создавать отдаленная межвидовая гибридизация. Это новое направление бурно развивается и уже приносит плоды: в суровых условиях гибриды именно такого рода оказываются более стойкими и более продуктивными. Например, тритикале — гибрид пшеницы и ржи, унаследовавший ценные свойства своих родителей: от пшеницы он взял высокое содержание белка, а от ржи — незаменимую аминокислоту лизин. Урожайность культуры тритикале достигает 60—80 центнеров с гектара, она приспособлена к холоду, песчаным и кислым почвам, к ржавчине.

Гибриды мелких низкомолочных зебу с молочно-мясными породами крупного рогатого скота, созданные под руководством академика Н. Цицина, имеют живой вес до 450 килограммов, устойчивы к различного рода заболеваниям, отличаются высокой продуктивностью. Работы цитологов и генетиков по гибридизации домашних свиней с дикими кабанами значительно повысили мясные качества и жизнеспособность гибридов. К сожалению, мы пока еще не можем говорить о широком внедрении этих работ в практику.

Очень интересными оказались работы по химическому мутагенезу (мутация — изменение наследственности). Это мощный метод. В свое время, в период «зеленой революции», радиационный мутагенез сыграл большую роль в получении новых сортов пшеницы. Сегодня вышел из лаборатории и стал эффективным химический. Используя его, удалось получить ряд высокопродуктивных мутантов не только у злаковых, но и у многих технических культур. Это обещающее направление, и оно будет развиваться. Конечно, недостаточно уже работать на традиционных культурах, таких, как «безостая» или «мироновская». Надо постоянно искать новые возможности, тем более в трудноосваиваемых районах.

Особо упомяну работы по хлопчатнику. Созданы высокоурожайные и устойчивые к болезни — вилту — сорта: знаменитый «ташкентский» и некоторые новые, еще более перспективные. Эти работы успешно развиваются в Узбекистане, Таджикистане, Азербайджане. Производство хлопка непрерывно растет, и наша страна, по существу, лидирует среди хлопкопроизводящих государств.

...Новейшие открытия и достижения в биологии, появление действенных методов анализа способны революционизировать сельскохозяйственную науку: там, где внедрение таких методов и подходов происходит быстро, результаты не заставляют себя ждать. Ученые вносят свой вклад в интенсификацию сельского хозяйства, и этот вклад будет неуклонно расти.

Генеральный секретарь ЦК КПСС, Председатель Президиума Верховного Совета СССР товарищ Л. И. Брежнев, выступая в Алма-Ате в 1974 году, отметил: «Сельское хозяйство нуждается в новых идеях, способных революционизировать сельскохозяйственное производство, в постоянном притоке фундаментальных знаний о природе растений и животных, которые могут дать биохимия, генетика, молекулярная биология».

Прежде всего необходимо в максимально короткий срок разработать технологию селекционного процесса, основанную на широком использовании на всех этапах селекции современных достижений биохимической и молекулярной генетики, математического анализа.

Приведу один пример. Еще недавно к сугубо «академическим» относили молекулярно-цитогенетические исследования линейной дифференцированности структуры хромосом. Сегодня установлено, что каждый сорт тритикале, пшеницы, ячменя обладает специфическим, только ему присущим сочетанием морфологических признаков хромосомного набора. Таким образом, открываются совершенно новые возможности ускорения генетических и селекционных работ, основанные на давно известных методах хромосомной инженерии, то есть на сознательном конструировании наборов с заранее намеченными хромосомами.

В этой связи большой интерес представляет прибор «Морфоквант», который создали советские ученые совместно со специалистами предприятия «Карл Цейс Иена» (ГДР). Он позволяет в течение 20 минут построить карту набора хромосом растений и животных. Сейчас идут работы над более простой и дешевой модификацией прибора.

Есть целый ряд новых направлений, опытно-лабораторные исследования которых сегодня, может быть, еще не закончены, но уже видна возможность резкого повышения продуктивности животноводства. Это работы эмбриологов, связанные с новейшими достижениями в этой области и одновременно в молекулярной генетике. В частности, специалисты разработали новые методы воспроизводства животных, основанные на манипулировании с яйцеклетками и эмбрионами. Такие методы позволяют в принципе в короткие сроки увеличить поголовье ценных пород сельскохозяйственных животных.

Суть технологии в том, что с помощью гормональной обработки от одной высокопородистой самки удается получить до 60 эмбрионов в год (вместо одного-двух). Их можно потом имплантировать (пересаживать) низкопородным самкам, получая таким образом от одной коровы 20—30 телят за сезон. Все это в целом создало базу, с одной стороны, для резкого повышения эффективности и темпов племенной работы, с другой — для дальнейших, более тонких манипуляций с эмбрионами сельскохозяйственных животных, их генетическим аппаратом. Хотя сегодняшние достижения в этой области лишь начало и речь пока идет об относительно простых манипуляциях, исследования развиваются очень быстро, и их внедрение в практику животноводства обещает дать огромный экономический эффект.

Большие возможности и здесь таят в себе методы генной инженерии. Воздействие на тонкую структуру нуклеиновых кислот, замена одних генов другими прокладывают путь к программированному изменению физиологических особенностей растений и животных. На очереди такие эксперименты, как перестройка генетического аппарата путем «перемещения» генов из одних организмов в другие подобно тому, как это делается сейчас с микроорганизмами.

Я назвал лишь несколько направлений. Их значительно больше. Исследования ученых охватывают самый широкий круг вопросов, с которыми связано решение многих важнейших народнохозяйственных задач.

...Иногда, когда я рассказываю об этом, журналисты задают мне вопрос: курс на эффективность научных исследований — не означает ли он явный приоритет прикладных разработок и не наносит ли это ущерба фундаментальным исследованиям, которые не связаны непосредственно с потребностями людей и эффект которых нередко трудно предвидеть?

Должен сказать, что наука исторически возникла именно из потребностей человеческого общества. И какую область исследований ни возьми, все они направлены в нашей стране на удовлетворение запросов и потребностей человека. В этом смысле само деление науки на фундаментальную и прикладную мне кажется очень условным.

Но мы разделяем категории науки, ее направления, имея в виду временной фактор, то есть то, что используется сегодня, в исторически очень короткий срок, и то, что рассчитано на длительную перспективу и сегодня вообще не оценивается с точки зрения использования, потому что прямо не видно, как это можно использовать. В этом плане мы говорим — прикладные и фундаментальные исследования.

Наша страна в этом отношении, мне кажется, ведет очень дальновидную политику. С момента организации Советского государства был создан такой мощнейший институт, специально предназначенный для развития фундаментальных исследований, как Академия наук СССР, у которой нет аналогов в мире. И благодаря такой дальновидности по очень многим направлениям науки мы сейчас занимаем ведущие позиции в мире.

Фундаментальная наука в нашей стране в большом почете. Есть традиционный «вкус» к развитию фундаментальных исследований. Высокий авторитет Академии наук, концентрация крупных ученых в этом учреждении стимулируют и вузы, и отраслевые институты принимать активное участие в научной деятельности.

Задача фундаментальной науки заключается в том, чтобы развиваться во всех возможных направлениях, потому что трудно себе представить заранее, где именно произойдет «всплеск». И Академия наук оказывается всегда готовой к развитию самого неожиданного направления. Пример? Та же генетическая инженерия. Шесть лет назад ее просто не существовало. Это было одно из направлений изучения нуклеиновых кислот. Некоторые даже считали, что им можно пренебречь. Но сегодня мы видим, что уровень фундаментальных работ здесь достаточно высок, он и позволил быстро выйти на технологические рельсы.

Если опять же обратиться к близкой мне области физико-химической биологии, то на целом ряде примеров можно показать, какие советские фундаментальные работы выполняются на мировом уровне. Среди них изучение генома высших организмов (работы члена-корреспондента АН СССР Г. Георгиева), исследования процессов, связанных с молекулярными аспектами биосинтеза белка на рибосомах (работы академика А. Спирина), исследования биоэнергетических процессов, механизмов воспроизводства энергии в митохондриях — своего рода энергетических фабриках в клетке (работы члена-корреспондента В. Скулачева). Очень интенсивно развиваются у нас сейчас исследования биологических мембран, которые, окружая клетку, создают в ней свой климат, пропуская одни вещества и задерживая другие (работы члена-корреспондента В. Иванова). В исследованиях транспорта ионов кальция через мембраны (академик П. Костюк), вообще в исследованиях транспорта ионов через мембраны и использовании различных регуляторов, действие которых направлено на увеличение потоков металлов в биологических и искусственных мембранах, работы советских ученых пионерские в мире.

Биотехнология ближайших лет

Я хотел бы подчеркнуть также резкое возрастание мощи наших исследований в изучении структуры биополимеров, особенно таких, как белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. За последние годы получены важные результаты, приведшие к расшифровке первичной структуры многих сложных белков. Следующий уровень изучения белков — исследования пространственной структуры белковых молекул (пепсина, леггемоглобина). На этой основе мы подходим к расшифровке механизма действия трансаминазы — ключевого фермента, ответственного за азотистый обмен в живых клетках (работы академиков А. Браунштейна и Б. Ванштейна).

Для изучения структуры биополимеров у нас успешно используются синхротронное излучение, ядерный магнитный резонанс, мэсбауэровская спектроскопия. И это тоже работы высокого мирового класса (академик В. Гольданский, член-корреспондент АН СССР В, Быстров, профессор М. Мокульский и другие).

Необходимо отметить высокий уровень вирусологических исследований. В области структуры и репродукции вирусов получены результаты, не только имеющие большое фундаментальное значение, но и помогающие решению практических вопросов, профилактике и лечению вирусных заболевании!

Упомяну еще об одной работе, связанной с возможным использованием биологических систем в качестве источников энергии. У нас в стране эта научная программа получила название «Родопсин» — по имени белка, который входит в зрительный аппарат глаза и отвечает за превращение световых сигналов. Подобный же белок, как оказалось, входит и в состав бактерий, живущих в соленой воде, обеспечивая их жизнедеятельность за счет энергии солнца. Поглощение одного кванта света одной молекулой родопсина вызывает появление электрического сигнала, который усиливается за тысячные доли секунды в миллион раз.

Сложилось так, что эти исследования проводились в условиях очень жесткой конкуренции с нашими американскими коллегами. И все же в изучении родопсинов советские ученые сумели выйти в короткое время на самые передовые позиции в мире. В частности, удалось практически полностью расшифровать структуру этих двух родопсинов, их топографию, расположение в мембране, получить представление о том, как они работают.

Сейчас в мире идет много разговоров о том, как такие системы, изящные и эффективные, могут использоваться в будущем для утилизации солнечной энергии в промышленном масштабе. Обсуждаемые расчеты и предположения обнадеживают, так что и в энергетику биология, несомненно, может внести свой вклад.

Вопрос об эффективности научных исследований в системе Академии наук ставится так: каким образом быстрее использовать в народном хозяйстве переходящие в разряд прикладных фундаментальные работы? Этот вопрос сложный, и у нас он не всегда еще решается так, как хотелось бы. Нам нельзя закрывать глаза на те трудности, которые у нас имеются. Действительно, мы порой: чересчур медленно внедряем то, что совершенно очевидно. Кстати, это происходит в немалой степени и из-за нашей нерасторопности: нельзя просто написать на бумаге результат и апеллировать к промышленности, чтобы она его внедряла.

Ученый, который провел результативное исследование, должен довести его до такого состояния, чтобы оно было готово для практического использования. Нужен не рыхлый результат, а гарантированный, отработанный опыт, отработанная методика, которая была бы понятна людям практики. В то же время промышленность должна иметь соответствующие возможности для внедрения, определенный стимул. У нас эта цепочка часто не срабатывала. В текущем пятилетии эффективность работы промышленности в смысле внедрения будет возрастать в связи с созданием целевых комплексных программ по ведущим направлениям научно-технического прогресса, что специально было отмечено на XXVI съезде КПСС.

Очень важно, чтобы перспективные труды с самого начала были согласованы с промышленностью в рамках общих программ. У нас сейчас работа по таким программам занимает центральное место.

Когда научное исследование, выходящее в прикладные, сразу планируется как согласованная система, в которой участвуют уже на первых этапах, скажем, отраслевые институты, тогда сам термин «внедрение» оказывается ненужным, потому что идет плановый переход, шаг за шагом, к производству. Работа перемещается постепенно в заводскую лабораторию, где проверяются результаты, рассчитывается увеличение масштаба или пропускной способности производства. И последний этап — завод или фабрика.

Мне представляется очень важным, чтобы исследователь владел экономикой производства. Иногда результат, достигнутый в науке, интересен, оригинален. Но не всегда еще это означает, что он экономичен для данной отрасли промышленности. В химии, например, можно получить какое-то вещество с большим практическим выходом, но в промышленности для него нет исходного материала; получение же этого «исходного» может «съесть» всю рентабельность, и оказывается, что внедрение такого результата заведомо неэкономично.

Если говорить о биологии, то здесь проработка результатов должна быть особенно тщательной еще и потому, что они имеют прямое отношение к живому, к человеку.

Наша страна является в данном случае наиболее строгим судьей: критерии для применения нового лекарства или пестицида у нас наиболее жесткие. Скажем, чтобы лекарственный препарат был одобрен и принят Фармакологическим комитетом, он должен удовлетворить такую массу требований, что порою кажется, что дело безнадежно. И это правильно; мы хорошо знаем, какие тяжелые последствия ждут человека, представителей флоры и фауны в результате недостаточно серьезной проверки новых препаратов перед их внедрением, как это порой бывает на Западе.

Решая проблему эффективности при создании препаратов и основ биотехнологии в интересах медицины, мы сейчас делаем упор на опытные производства в академических учреждениях. Медицинские препараты меняются часто (грубо говоря, каждая неделя приносит мировой медицине новый антибиотик, новый сердечный стимулятор и т. п.), и большим предприятиям бывает нелегко перестраиваться с одного технологического процесса на другой. В этом случае рентабельнее небольшие мобильные производства с современным, легко перестраивающимся оборудованием, с высококвалифицированным составом технологов, инженеров, научных работников, что подтверждается опытом.

Институт органического синтеза АН Латвийской ССР в Риге, например, на экспериментальном заводе ведет промышленный выпуск препаратов, в частности, такого важного природного биорегулятора, как окситоцин, широко используемый в сельском хозяйстве и медидине. Здесь производится около двух килограммов этого препарата в год, что во многом покрывает нужды страны. Я уже не говорю о широко известном в мире противораковом препарате фторафуре, созданном в этом институте и выпускаемом им в виде готовых форм. Больших успехов добились и в Институте тонкой органической химии АН Армянской ССР, в Физико-химическом институте АН УССР и в ряде других институтов.

Так оно и должно быть — опытные предприятия должны не только вырабатывать какие-то количества препарата, но и делать готовые формы, потому что пока их нет, нет и серьезного испытания, нельзя судить об эффективности препарата. При необходимости готовые формы могут передаваться на выпуск крупными сериями в медицинскую промышленность. Это как раз тот путь, который ведет прямо к внедрению в производство.

Главное в деятельности любого научного коллектива — качество работ. Мне кажется, невозможно представить настоящего ученого, который не требовал бы от себя и своих коллег, чтобы сделанное ими отвечало новейшим мировым достижениям и открытиям. Поэтому трудится ли ученый в области прикладных разработок или занимается фундаментальными исследованиями, он все равно должен чувствовать пульс времени. Вопрос мирового уровня для нас повседневный, и это закон работы любого научного учреждения...

Я постарался вкратце рассказать о тех задачах и проблемах, которые стоят перед биологией сегодня. Что хотелось бы пожелать тем, кто думает связать свою судьбу с этой наукой?

Обычно когда обращаются к молодежи, говорят, что в ее руках будущее, что молодежь — основной двигатель прогресса, в том числе науки. Больше половины научных разработок в целом по стране принадлежит молодым ученым. Молодежь — это наша надежда. И от ее умения и труда зависит очень многое.

Иногда приходится слышать — молодой ученый долгое время остается младшим научным сотрудником, не занимается крупными проблемами. Почему? Чаще всего это связано с тем, как человек работает и как он понимает свою задачу. Конечно, я не отрицаю, что в каком-то отдельном случае могут сложиться неблагоприятные обстоятельства. Но если говорить принципиально о возможностях каждого научного работника, то тут главное его личные деловые качества. Современная наука развивается чрезвычайно интенсивно, темпы работы научных лабораторий и центров высоки. Чтобы сказать свое слово в науке, нужны титанические усилия. И очень часто человек останавливается на полпути, даже если он способен творчески мыслить. Ему не хватает организованности, умения сконцентрировать свое внимание на том, чтобы не только обдумать результат, но и реализовать его.

Я хочу сказать, что наука требует определенных свойств характера. И с этим связаны самые главныо трудности, потому что все остальное можно преодолеть. Если сотрудник намечает план исследований, с которым не согласен его руководитель, но сам он абсолютно убежден в необходимости этих исследований, то он имеет все возможности отстаивать свою позицию и добиваться цели.

Чтобы успеть сделать что-то полезное в науке, необходимо как можно раньше начинать. Время очень дорого ценится в нашей стремительной жизни, и, теряя минуты и часы, порой не успеваешь заметить, как проносятся годы. Следовательно (и в этом я вижу задачу молодого поколения в науке), нужно быстро овладевать знаниями, быстро и достойно вставать в ряды тех, кто прорубает дорогу в неизведанное, работать самостоятельно, уверенно и надежно, чтобы на тебя могли положиться и тебе поверить твои коллеги по труду, твои старшие товарищи. Если честно относиться к труду, если настойчиво трудиться и ясно видеть цель, в любой науке можно достигнуть успеха.

Скорость сегодняшней жизни требует от молодого поколения зрелых решений, полной самоотдачи, желания и умения принять участие в самых важных делах, быть в курсе самых бурных событий. А этого достичь непросто. Нужны настойчивость, самопожертвование, постоянное совершенствование своего мастерства, широкий кругозор и развитая интуиция. Нужно осознание того, что ты несешь главную ответственность за дело, которым занимаешься, и должен решить поставленную задачу во что бы то ни стало. Тогда не будет просто отбывания часов в лаборатории, состояния апатии и безразличия, не будет потребительского отношения к своему труду, своему месту. Жизнь сложна, она не всегда романтична и требует от человека будничной работы, напряжения, сосредоточенности, мужества, силы воли.

Но природа так долго и так искусно пестовала это свое чудесное детище, что каждый из нас должен оказаться достойным великого удела — стоять на вершине жизни, быть человеком. Особенно человеком самого прогрессивного и гуманного общества на Земле.

Ведущая роль (Академик Патов Б.)

Воспользуемся ставшим уже почти хрестоматийным в популярной литературе и особенно в фантастической мысленным экспериментом, который можно было бы назвать «исчезло вдруг».

Рассказывает академик Борис Евгеньевич Патон

Итак, представим себе такую картину. Не стало заклепок, сварных швов, мест пайки, болтов, гвоздей, словом, всего того, что соединяет детали, изделия, конструкции. Последствия этого невероятного события очевидны. Развалилось, рассыпалось, рухнуло, перестало бы работать практически все созданное человеком. А он, умеющий запускать космические корабли, строить роботов, использовать атомную энергию, синтезировать белки, конструировать электронно-вычислительные машины» снова оказался бы где-то там, на первых ступенях многовековой лестницы эволюции, беспомощный, беззащитный. Единственным утешением ему, возможно, служило бы то, что теперь в честь его знаний этот первобытный век назывался, скажем, атомным или космические.

И вряд ли человеку удалось бы повторить многотрудное восхождение к достигнутому, не изобрети он снова надежные способы неразъемного соединения, от которых во многом зависит реальность всех замыслов техники.

Сегодня главную роль среди таких способов играет сварка. Но не сразу удалось ей завоевать эти позиции.

Начав в далекие, первобытные времена мастерить орудия труда и охоты, человек должен был придумать и способ скрепления отдельных частей своих нехитрых приспособлений. Сперва господствовала самая примитивная технология — связывание. Но когда наступил век металлов — бронзы, а затем железа, — на смену связыванию пришла и новая технология соединения. Края заготовок заформовывали и заливали перегретым жидким металлом либо заготовки нагревали и совместно проковывали, а металлы пластичные сковывали и без подогрева, вхолодную.

Это и были первые способы сварки. Но сварки несовершенной. Маломощные источники тепла, необходимого для оплавления соединяемых деталей, ограничивали возможности литейной и кузнечной сварки. Уже в бронзовом веке с ними стала соперничать клепка, которая царила в машиностроении почти до конца прошлого века.

И все-таки именно сварке суждено было стать главным способом неразъемного соединения деталей. Oднако не той, которую человек применял на заре своей истории, а сварке, созданной в 1881 году нашим соотечественником, талантливым изобретателем Николаем Николаевичем Бенардосом.

Свой способ соединения металлов с помощью электрической дуги он назвал «электрогефест» по имени Гефеста — бога огня и кузнечного ремесла в древнегреческой мифологии. В этой символике можно усмотреть и историческую преемственность нового способа (вспомните — кузнечная сварка), и как бы принятую им эстафету самой замечательной из когда-либо созданных технологий — овладение огнем, которое, по словам Энгельса, «впервые доставило человеку господство над определенной силой природы и тем окончательно отделило человека от животного царства».

Про необычность способа получения огня говорила первая часть названия. Oгонь рождала электрическая дуга, с которой не мог сравниться по силе ни один источник тепла. И теперь, чтобы сварить детали, уже не требовалось нагревать их целиком — в необходимом месте дуга оставляла за собой прочный и плотный шов.

На старт вышла технология больших возможностей, рожденная союзом металлургии и электротехники.

Тогда, сто лет назад, дуговая сварка появилась как вспомогательная операция соединения металлических деталей и средство их ремонта. Но благодаря богатству содержания эта гениальная своей изначальной простотой технология стала изобретением века. Более того, сегодня мы знаем: сварка — это изобретение на века.

По решению ЮНЕСКО мировая научно-техническая общественность отметила в прошлом году столетие рождения электрической дуговой сварки. Не много найдется изобретений, которые удостоены столь высокой чести.

Внедрение нового способа сварки, обогащенного впоследствии трудами русского электротехника Н. Славянова и других изобретателей, буквально преображало промышленное производство, оказывало решающее влияние на весь ход развития техники.

Электрическая дуговая сварка постепенно наращивала мощь своих методов. Она уверенно захватила лидерство в машиностроении, в производстве металлических конструкций, но не осталась одинокой.

Немыслимо создать универсальный способ, которому под силу было бы соединять и гигантские слитки, и микроскопические изделия, сваривать любую сталь, любой цветной металл и всевозможные неметаллические материалы, делать это под открытым небом и в вакууме.

Успехи электросварки послужили как бы катализатором в рождении и развитии многих других способов сварки, каждый из которых позволяет наиболее эффективно решать определенный круг задач.

Опираясь на достижения фундаментальных наук, и прежде всего физики, в последнее десятилетие создали и стали широко применять в промышленности ряд новых процессов, в том числе такой весьма перспективный, как электронно-лучевая сварка.

Сегодня она широко используется в различных отраслях техники. Мощные электронно-лучевые пушки позволяют сваривать металлы очень большой толщины. Объем вакуумной камеры исчисляется многими десятками кубометров. В такой камере можно сваривать, например, плоскость самолета и другие крупные изделия ответственного назначения.

Электронно-лучевая сварка развивается весьма бурно, и если вначале она применялась лишь для так называемых экзотических материалов, то сейчас уже — и для ряда легированных сталей и сплавов.

Развивается и лазерная сварка, причем именно в тех областях техники, где другие методы сварки недостаточно эффективны.

Проиллюстрирую возможности современной сварочной техники только тремя примерами.

Первый относится к энергетическому машиностроению. Единичная мощность электрогенераторов возросла сейчас до 1 миллиона киловатт (полтора довоенных Днепрогэса в одном агрегате!) и более. Вал ротора для такого сверхмощного генератора вытачивают из поковки массой 230—350 тонн, длиной 10 метров и диаметром более 2 метров. А чтобы отковать такую громадину, по условиям технологии нужен слиток-гигант массой до 500 тонн.

Нетрудно себе представить, с какими затратами связана организация выплавки и разливки такого огромного количества жидкой стали, ее нагрева, термической обработки и т. д.

Мы предложили иной путь: изготавливать отдельные слитки методом электрошлакового переплава, сваривать их между собой, а затем подвергать ковке цельную заготовку, имея в виду, что малотоннажные слитки всегда превосходят по качеству сверхкрупные слитки и поковки. Но этим дело не ограничивается. В сварном исполнении заготовки по своим размерам и форме наиболее близки к конфигурации будущих деталей, а это значит, что и потери стали при последующей обработке уменьшатся, то есть более высоким будет коэффициент использования металла.

С помощью этой схемы удалось решить совместно с металлургами и машиностроителями сложную задачу создания роторов крупнейших турбогенераторов.

Примерно такая же технология использована при изготовлении валков крупнолистового сверхмощного прокатного стана - 4500. Применяется она также и для других целей.

Второй пример относится к строительству магистральных газопроводов. Как известно, XXVI съезд КПСС наметил грандиозную программу освоения газовых месторождений Западной Сибири. Газопроводы сегодня работают при давлении 75 атмосфер, а завтра — 100—120 атмосфер; они тянутся на многие тысячи километров. И от того, как сварены стыки между отдельными трубами, зависит надежность снабжения потребителей голубым топливом.

Нелегок труд строителей газопроводов в суровых северных условиях. Но теперь на смену ручной сварке пришла автоматизированная контактная. Электрический агрегат, который осуществляет процесс сварки, движется внутри труб. Таким образом, сварку можно вести при любых погодных условиях, что важно для Крайнего Севера. Производительность труда увеличивается в 6—8 раз. Сегодня агрегат «Север» (он создан Институтом электросварки имени Е. О. Патона Академии наук УССР совместно с организациями Миннефтегазстроя) работает с производительностью шесть стыков в час. При сварке трубы диаметром 1420 миллиметров весь цикл составляет 8—10 минут. Не случаен повышенный интерес, проявляемый к нашему агрегату за рубежом. Лицензии на советскую технологию и оборудование для контактной сварки стыков трубопроводов приобрели крупные западные фирмы, в том числе фирмы США.

Наконец, третий пример — искусственный клапан человеческого сердца. Он тоже выполнен сваркой, на этот раз микроплазменной.

Эти примеры, иллюстрирующие громадный диапазон возможностей сварки, говорят и о том, что современные конструкции, современные машины просто невозможно создавать без ее применения. Ныне она шагнула и в океан и в космос.

Мы располагаем сейчас всем необходимым для выполнения сварки под водой, разделительной резки и наплавки металлических конструкций. Созданные у нас в последние годы технология и оборудование позволяют проводить механизированные сварочные работы на глубинах 100 и более метров. Это становится особенно важным в связи с освоением богатств континентального шельфа.

Относительно сварки в космосе скажу лишь, что мы ушли далеко вперед с того времени, когда осенью 1969 года первый в мире сварщик-космонавт В. Кубасов проводил с участием нашего института свои широко известные первые технологические опыты на космическом корабле «Союз-6» с помощью установки «Вулкан». Давая это название (Вулкан тоже бог огня и покровитель кузнечного ремесла, но у древних римлян), мы как бы свидетельствовали: советские ученые приняли эстафету своего замечательного соотечественника, изобретателя электродуговой сварки. Сейчас на станции «Салют-6», помимо сварки, освоено электронно-лучевое напыление металлов, а также их плавка. Эти процессы необходимы при создании в космосе уникальных производств.

Велик послужной список сварки, представляющей собой сегодня целую сумму технологий. В нем крупнейший в Европе цельносварной автодорожный мост имени Е. О. Патона через Днепр в Киеве, корпуса атомных ледоколов «Ленин», «Арктика», «Сибирь», цельносварные телевизионные башни высотой 316 метров в Ленинграде и 300 метров в Киеве, самый мощный в мире газопровод «Дружба» (Оренбург — Западная граница) протяженностью 2750 километров, кожухи домен-гигантов объемом 5 тысяч кубометров, воздушные лайнеры и космические корабли, цехи КамАЗа, тяжелые металлургические краны, поднимающие до 350 тонн, колеса и валы мощнейших гидротурбин...

Здесь названы лишь некоторые уникальные сооружения, созданные с помощью сварки. Перечисление всего того, что делается с ее участием, составило бы целую книгу.

Триумф сварки несомненен: невозможно, наверное, назвать отрасль промышленности, которая обходится без нее. Трудно даже представить себе, что совсем, в сущности, недавно человечество не владело такой технологией.

Но этим не исчерпывается исключительное значение сварки в развитии техники. Как всякая фундаментальная технология, она замечательна еще и тем, что положила начало целому ряду новых прогрессивных процессов.

О двух технологиях, рожденных на основе сварки и играющих революционную роль в развитии нашей экономики, в ускорении научно-технического прогресса, и пойдет речь.

Стремясь подчеркнуть значение наиболее выдающихся достижений человеческого разума, XX век называют и атомным, и космическим, и веком полимеров, веком автоматизации, веком электроники... Но если характеризовать эпоху по главному ее материалу (начало этой традиции положил около 150 лет назад датский археолог К. Томсен; вспомните — каменный век, бронзовый, железный), то наше время, бесспорно, следует именовать веком металла. Ведь именно он, и в первую очередь сталь, остается важнейшим конструкционным материалом техники. Видимо, и в обозримом будущем первенство останется за ним.

Производство металла все время увеличивается. Показательно, например, что в последний довоенный год у нас выплавили 18 миллионов тонн стали, а за прошлый год — свыше 150 миллионов тонн.

Но еще быстрее растет потребность в металле, и при этом непрерывно ужесточаются требования к его качеству. Конструкторам будущих машин и механизмов нужны не просто миллионы тонн стали. Для новой техники, новых технологических процессов необходимы только высококачественные материалы с заранее заданными свойствами.

Диалектика развития техники такова, что спрос на качество металла всегда опережает возможности металлургии, и это один из главных стимулов ее прогресса. Вообще история металлургии прежде всего история борьбы за чистоту металла, за улучшение его структуры, ведь именно эти два фактора в конечном счете и определяют качество металла, а следовательно, реальность всех замыслов техники, эффективность, надежность и долговечность создаваемых машин, приборов, механизмов, сооружений.

Требование повышения чистоты и качества металлических материалов — веление времени. Чем чище сталь, чем однороднее ее структура, тем выше стойкость подшипников, больше ресурс авиационных двигателей и летательных аппаратов, дальше пробег локомотивов, надежнее гироскопы и электронные приборы, дольше срок службы буровых долот и режущего инструмента, лучше полирование нержавеющей стали, выше стойкость валиков прокатных станов и штампов и т. д. и т. п.

Чтобы сделать металл как можно чище, металлурги, кроме всех тех ухищрений, к которым они прибегают в процессе его непосредственного приготовления в самой печи, скажем, в дуговой индукционной или в конвертере, широко используют еще и различные способы вторичного рафинирования металла. Уже вне печи, как правило, в ковше, жидкий металл перед разливкой вакуумируют, обрабатывают синтетическими шлаками, продувают нейтральными газами. Это, естественно, позволяет значительно уменьшить содержание в нем газов, вредных примесей, посторонних неметаллических включений.

Но что с того, что в ковше будет получена относительно чистая сталь, если во время транспортировки ее к месту, где находится форма, в процессе разливки она снова загрязнится от взаимодействия с газами окружающей атмосферы, огнеупорными материалами ковша, с самой формой. Даже если всего этого и удастся избежать, что, конечно, требует усложнения и, соответственно, удорожания технологического процесса, на пути получения качественной отливки встает еще один весьма опасный противник: большая скорость кристаллизации металла в изложнице, форме.

В жидком металле все его составляющие, в том числе и примеси, были распределены равномерно. Но теперь при охлаждении они затвердевают не одновременно, да и сами кристаллы образуются не сразу во всем объеме, а начинают расти от стенок формы к центру отливки. В результате металл оказывается неоднородным по химическому составу, развивается ликвация, настоящий бич литейного производства. К тому же из-за неминуемой усадки металла при затвердевании и выделении газов в нем появляются поры, раковины, пузыри Со всеми этими дефектами ведут упорную борьбу. Но устранить их полностью невозможно. И ясно, что если слиток оказывается неоднородным по составу и структуре, то неоднородным будет он и по свойствам.

Итак, классической сталелитейной технологии присущ принципиальный недостаток: операции приготовления разделены операцией заливки. К тому же требуется разливка и быстрое затвердевание довольно больших масс металла. Именно с этим и связано ухудшение свойств литого металла.

Конечно, немало случаев, когда свойства такого металла удовлетворяют технику, и поэтому соответствующие детали, изделия получают непосредственно методом литья. Но чаще всего приходится отказываться от такого прямого пути. И тогда вначале отливают слиток, а затем с помощью его ковки или прокатки стараются устранить доставшуюся от литья дурную наследственность, улучшая тем самым качество металла, главным образом его прочность. И наконец, из такой деформированной заготовки — поковки или проката — изготавливают на металлорежущих станках требуемое изделие.

Но даже этот многоступенчатый процесс, за который приходится расплачиваться весьма дорого (заметьте, ежегодно у нас только в машиностроении при обработке поковок в стружку превращается более 8 миллионов тонн металла), нередко оказывается несостоятельным перед лицом требований, выдвигаемых новой техникой. И причина этому — недостаточная чистота исходного металла.

Первыми, кто «загнал в тупик» традиционную металлургию, были атомная и реактивная техника. Именно они, переживавшие в начале 50-х годов период своего становления, предъявили к конструкционным материалам, и прежде всего к специальным сталям и сплавам на основе железа, никеля и кобальта, исключительно высокие требования. Понадобились металлы, способные в невиданных ранее условиях радиации, высоких температур, давления, в агрессивных средах обеспечить абсолютно надежную работу изготовленной из них техники. А это значило, что надо суметь выплавить почти идеально чистый металл. Способы классической металлургии оказались непригодными.

Стало ясно, что для удовлетворения особо строгих требований металл, получаемый в обычном сталеплавильном агрегате, следует подвергнуть вторичному переплаву, в процессе которого он практически бы полностью очистился от вредных примесей. И добиться этого удастся только в том случае, если будет найден способ совмещения операции получения и операции затвердевания рафинированного жидкого металла.

Ключ к решению поставленной задачи дала сварка.

Еще в конце прошлого века один из пионеров сварочной техники, Н. Славянов, изложил основные принципы дуговой плавки расходуемых электродов, обратил внимание на металлургию процесса сварки. Именно эти идеи и были использованы при создании процесса вакуумно-дугового переплава, или, как его сокращенно называют, ВДП.

Вначале этот способ применяли для изготовления слитков титана, циркония и сплавов на их основе, в которых так нуждались атомная промышленность и реактивная техника. А затем в США начали использовать и для улучшения качества специальных сталей.

В чем же сущность этого процесса? В вакуумной камере между концом расходуемого электрода — это и есть переплавляемая металлическая заготовка, полученная в обычном сталеплавильном агрегате, — и лункой жидкого металла, образующейся в водоохлаждаемой изложнице, куда собирается расплавленный металл, горит дуга. По мере расплавления электрода в кристаллизаторе наплавляется слиток переплавленного металла.

Таким образом выполняется непременное требование к технологии получения высококачественной отливки: приготовление жидкого металла и его затвердевание в виде слитка происходят в едином агрегате. При этом благодаря вакууму и направленной кристаллизации, которой обеспечивается оптимальная скорость, создаются благоприятные условия для глубокой очистки металла от примесей и образования плотной структуры.

Так идеи сварки обогатили металлургию технологией вторичного переплава, которая сыграла в тот период очень важную роль в обеспечении новой техники сплавами особо высокого качества.

Но новый процесс оказался дорогим; для его осуществления необходимы уникальные источники постоянного тока, высоковакуумные мощные насосы. Мог ли он при этом стать основным способом и для массового производства высококачественных сталей, жаропрочных сплавов, которые в несравнимо больших количествах нужны современной технике? На Западе пошли именно по пути широкого использования ВДП, ибо альтернативы такому способу просто не знали. Иначе решили эту проблему советские ученые и инженеры.

Забегая вперед, скажу, что созданная у нас технология электрошлакового переплава получила полное признание и за рубежом, в частности в США, где уже серьезно потеснила вакуумно-дуговой переплав и продолжает наступление на его позиции.

В истории открытия явления, которому суждено было стать основой целой суммы новых технологий, в том числе и электрошлакового переплава, не последнюю роль, как это уже не раз бывало в науке и технике, сыграл «его величество случай».

Произошло это в конце 40-х годов на заводе «Запорожсталь». Здесь инженеры Института электросварки имени Е. О. Патона, участвуя в восстановлении разрушенной во время войны домны, налаживали автоматическую сварку под флюсом вертикальных швов ее кожуха.

И вот однажды случилось нечто весьма странное. Погасла дуга, а сварка тем не менее не прекращалась! Сомнений в том, что плавление сварочной проволоки продолжается, быть не могло — приборы ясно показывали: в сварочной цепи идет ток. А раз так, то оставалось предположить только одно: электрический ток, проходя через жидкий шлак, нагревает его настолько, что выделяемого тепла достаточно для плавления металла. Роль дуги взял на себя шлак!

Открытие электрошлакового процесса, то есть явления генерирования теплоты в расплавленном шлаке при прохождении через него электрического тока, имело далеко идущие последствия.

Вначале был разработан бездуговой сварочный процесс, который получил название электрошлаковой сварки — ЭШС.

Эта первая ЭШ-технология, начавшая применяться для сварки толстого металла, вызвала подлинную техническую революцию в машиностроении.

Один из руководителей нашей промышленности, В. Малышев, говорил, что без электрошлаковой сварки мы не смогли бы после войны в невиданно короткие сроки не только восстановить тяжелую индустрию, но и создать могучий промышленный и оборонный потенциал нашей Родины.

Новый процесс, который за рубежом назвали «Русская сварка», был удостоен на Всемирной выставке в Брюсселе золотой медали «Гран-при». Многие страны приобрели лицензии на советское изобретение, купили аппарат для ЭШС.

Электрошлаковая сварка стала вне конкуренции при создании уникальных по массе и размерам деталей для тяжелого, энергетического и металлургического машиностроения. Именно в этих областях техники наиболее резко проявляется тенденция роста единичной мощности агрегатов. Вспомните турбогенераторы мощностью в миллион киловатт и более, домны, выплавляющие за сутки свыше 10 тысяч тонн чугуна, станы, которым под силу прокатывать стальной лист шириной более пяти метров...

Для изготовления традиционным путем подобной техники необходимы прежде всего громадные слитки, масса которых достигает нескольких сот тонн, а следовательно, нужны печи, способные выплавить такое количество металла, кроме того, мощнейшее кузнечно-прессовое оборудование, чтобы слиток превратить в поковку, огромные термические печи и другое оборудование.

Мы сказали лишь о необходимом оборудовании, но не надо забывать, что и сам процесс изготовления таких слитков, а затем поковок исключительно сложен, связан с колоссальными затратами времени и труда, и при всем этом успех далеко не всегда гарантирован.

Хотя ежегодная потребность в слитках-гигантах не столь велика — максимум несколько десятков, — на создание необходимого для их производства оборудования пришлось бы затрачивать сотни миллионов, а то и миллиардов рублей.

Да, пришлось, не будь электрошлаковой сварки, которая позволила решить задачу иным способом, никогда не применявшимся в мировой практике.

Мы предложили соединить несколько слитков относительно небольшой массы с помощью ЭШС, а затем полученную заготовку подвергнуть ковке.

Идея поначалу вызвала серьезное недоверие, и это понятно, так как никто еще сварные заготовки не подвергал ковке. Сварка всегда была лишь одной из завершающих операций. Но опасения в данном случае были напрасны. Методом электрошлаковой сварки швы получались столь высокого качества, что именно в местах соединения изделие оказывалось наиболее прочным.

Иллюстрируя вначале возможности сварки, я уже приводил пример, как новая технология позволила решить проблему изготовления вала ротора сверхмощного турбогенератора. К этому добавлю лишь, что в Советском Союзе с помощью электрошлаковой сварки изготовлены уже сотни тысяч тонн самых различных конструкций и во всех случаях без ущерба для их надежности.

Вскоре после появления электрошлаковой сварки в нашем институте занялись изучением свойств сварного шва, получаемого этим способом.

Всесторонние исследования не оставили у нас никакого сомнения в том, что электрошлаковый процесс позволяет получить металл с уникальным сочетанием свойств. Металл шва был химически однороден, прочен и одновременно пластичен, чистый и плотный, со здоровой структурой, без дефектов, его физические и механические свойства были практически одинаковыми во всех направлениях. Этот металл по всем характеристикам не только превосходил обычный литой металл (а ведь он сам был литым), но и по многим свойствам оказывался даже лучше деформированного.

Стало ясно, что электрошлаковая сварка как бы смоделировала великолепный процесс вторичного переплава, в котором так нуждалась новая техника. Теперь оставалось конструктивно оформить процесс, чтобы электрошлаковый сварной шов как таковой можно было извлечь из сварного соединения, то есть отделить от соединяемых им кромок и во много раз увеличить его массу, превратив в слиток требуемых размеров.

К 1955 году обе эти задачи удалось успешно решить. Институт электросварки имени Е. О. Патона выдал путевку в жизнь уже второй по счету электрошлаковой технологии. На сей раз электрошлаковому переплаву — ЭШП.

Родилась технология, которая несравнимо проще вакуумно-дугового переплава и при этом ничуть не уступает ему по качеству получаемого слитка.

Острая нужда в особо чистом металле, с одной стороны, а с другой — простота и эффективность электрошлакового переплава определили исключительно высокие темпы распространения новой технологии. Трудно, наверное, найти еще примеры, когда бы крупное техническое новшество столь же стремительно проделывало путь от научных экспериментов до заводских цехов, как это случилось с ЭШП. В 1956 году в Институте электросварки имени Е. О. Патона спроектировали и построили первую в мире опытно-промышленную печь для электрошлаковой выплавки слитков; в 1958 году такая печь начала работать на заводе «Днепроспецсталь» имени Н. А. Кузьмина. А еще через год здесь возник первый в мире цех ЭШП.

С этого момента фактически и начинается история новой отрасли промышленности — специальной электрометаллургии, занимающейся производством металла особо высокого качества и особо высокой надежности.

И хотя вслед за электрошлаковым переплавом в нашем институте были созданы и другие переплавные процессы, скажем, электронно-лучевой, плазменно-дуговой, которые, по сути, решают одну и ту же задачу рафинирования жидкого металла и последующей его принудительной кристаллизации, основой спецэлектро-металлургии был и остается ЭШП.

Замечательные свойства металла, получаемого электрошлаковым переплавом, стали лучшей рекламой этому методу. Наращивание мощностей ЭШП носило буквально лавинный характер. Прошло всего несколько лет — и практически на всех отечественных заводах качественной металлургии и на некоторых предприятиях цветной металлургии работали электрошлаковые печи. У нас в стране построены крупнейшие специализированные цехи, оснащенные десятками таких печей. В Советском Союзе с помощью ЭШП ежегодно производят многие сотни тысяч тонн самых различных марок стали, сплавов.

Электрошлаковый переплав получил признание во всем мире. Показательно, например, что вскоре после международной конференции сталелитейщиков, которая проходила в 1969 году в американском городе Питтсбурге, где об ЭШП советские ученые прочитали доклад, в журнале «Железный век» появилась статья под названием «Готовы вы или нет, но он здесь» с подзаголовком «Патоновский ЭШП дебютирует в США». И надо сказать (об этом я уже упоминал), что именно в США, где созданы огромные мощности по вакуумно-дуговому переплаву, наш ЭШП занял подобающее место и продолжает применяться все шире. А вообще Советский Союз продал в крупнейшие страны Запада более 20 лицензий, получил более 600 зарубежных патентов по электрошлаковой технологии и оборудованию для нее. ЭШ-печи работают во Франции, Японии, Швеции, США, Польше, Румынии, Болгарии и многих других странах.

Нас нередко спрашивают: почему вы, сварщики, занимаетесь спецэлектрометаллургией? Неужели мало у нас металлургов? Ответить на этот вопрос нетрудно.

Прежде всего надо учесть, что никто в столь большой степени не был заинтересован в получении особо чистых металлических материалов, как сварщики.

Чем чище металл, подлежащий сварке, или чем чище присадочный материал (сварочная проволока), тем выше качество сварочного шва и соединения в целом, тем меньше в металле шва и в околошовной зоне различного рода дефектов. Работоспособность и долговечность конструкций, их способность надежно противостоять сложному воздействию различных физических и химических факторов также во многом определяется степенью чистоты свариваемого металла. Вот почему сварщики раньше представителей других специальностей ощутили необходимость повышения чистоты и однородности сталей и сплавов, используемых в сварных конструкциях. И это нашло отражение в оформлении уже самых первых способов электрической дуговой сварки, изобретатели которой не обошли стороной вопросы надежной защиты зоны сварки.

Существенно и то, что сварщики располагают более мощным, чем металлурги, арсеналом средств воздействия на качество металла. Правда, оружие сварщиков отличается весьма скромными параметрами: дуга мощностью всего в несколько киловатт или десятков киловатт, шлаковая ванна, объем которой измеряется лишь несколькими кубическими сантиметрами, и т. д. и т. п. Действительно, по сравнению с современной многотонной электродуговой печью «сталеплавильный агрегат» сварщика не более чем микромир. Тем не менее здесь действуют те же факторы, проявляются те же закономерности, развиваются те же физико-химические процессы и обменные реакции, что и в агрегатах большой металлургии. Но все эти процессы, все эти реакции при сварке протекают чрезвычайно интенсивно, значительно быстрее, чем в металлургии.

При сварке плавлением действует очень своеобразный электрометаллургический агрегат, своего рода комбайн. В нем буквально в считанные секунды протекают процессы расплавления металла, раскисления или окисления и, главное, его глубокого рафинирования, а затем кристаллизации. Причем если в металлургическом производстве процессы получения жидкого металла и его последующей кристаллизации, как уже подчеркивалось, разделены обязательной операцией разливки, то при сварке оба процесса — получение жидкого металла и затвердевание его в виде слитка — совмещены в едином агрегате.

Как же осуществляется электрошлаковый переплав, благодаря каким механизмам, действующим в электрометаллургическом комбайне, получается металл высочайшего качества? Опустим, конечно, технические подробности, которых здесь немало, и расскажем лишь о главном, что составляет суть электрошлаковой технологии.

Прежде всего напомним в самых общих чертах, как происходит ЭШП.

Расходуемый металлический электрод (а это и есть металл, который предстоит переплавить), подключенный к источнику тока, погружают торцом в расплавленный электропроводный шлак. Под действием тепла, которое выделяется в нем при прохождении тока, электрод плавится и капли металла, просочившись сквозь толщу шлаковой ванны, опускаются на ее дно, образуя металлическую ванну. Все это происходит в водоохлаждаемой форме, где металл постепенно, направленно — снизу вверх — кристаллизуется. По мере оплавления электрод подается в шлаковую ванну, и благодаря этому объем жидкого металла в форме непрерывно восполняется.

Таким образом, первое и важнейшее условие, без которого немыслимо создание эффективного процесса переплава, и здесь строго выполняется: все три операции — плавление, разливка и кристаллизация металла — происходят одновременно и в одном месте.

Электрошлаковый переплав можно сравнить с театром одного актера. Действительно, здесь все роли играет шлак. А точнее — сразу пять. Он заменил электрическую дугу и служит нагревательным элементом, тепло которого, во-первых, плавит электрод, а во-вторых, обогревает кристаллизующийся металл, что улучшает структуру слитка. Шлак надежно защищает расплавленный металл от окружающей атмосферы. Еще одна его функция — образовывать на поверхности отливки тонкую корочку — гарнисаж, что в итоге также способствует формированию здоровой отливки, без рыхлости и усадочной раковины; кроме того, отливка получается с такой чистой поверхностью, что, как правило, не нужна и механическая обработка. И последняя по счету, но, конечно, не по значению, — это рафинирующая роль шлака. Ее он выполняет на всех стадиях контакта с металлом: и соприкасаясь с оплавляющимся электродом, и когда капли жидкого металла проходят через шлаковую ванну, и на ее границе с металлическим расплавом.

За считанные секунды в шлаковом «чистилище» протекают реакции рафинирования, не достигающие такой степени глубины даже за многие часы обработки расплавов в сталеплавильной печи. В чем же причина такой быстротечности металлургических процессов при электрошлаковом переплаве? Прежде всего в мелкокапельном расплавлении электрода. Именно поэтому поверхность контакта расплавленного металла со шлаком в сотни и даже тысячи раз больше, чем при традиционной выплавке стали.

При ЭШП из металла удаляются газы, неметаллические включения, вредные примеси, в числе которых и главный враг стали — сера. Например, после электрошлакового переплава конструкционных сталей общее количество примесей в них снижается в 3 раза и более. И наконец, отметим, что процесс ЭШ-переплава создает исключительно благоприятные условия для кристаллизации металла. Количество жидкого металла все время остается таким небольшим, что ликвации — самому страшному для качества отливки процессу — просто негде разыграться. А характер отвода тепла от стенок формы и непрерывное поступление сверху жидкого металла с подогревом его служат гарантией того, что отливка, которая образуется из непрерывно снизу затвердевающего металла, получается отличного качества.

О масштабах применения ЭШП в нашей стране уже говорилось. Приведу лишь несколько цифр, которые наглядно показывают, какую выгоду народному хозяйству приносит использование сверхчистого металла. Так, подшипники железнодорожных вагонов, сделанные из стали ЭШП, позволяют вдвое увеличить межремонтный пробег. Подсчитано, что на каждой тонне шарикоподшипниковой стали, выплавленной в ЭШ-печи, удается сберечь более 300 рублей. На каждом буровом долоте, сделанном из стали ЭШП, экономится за счет повышения долговечности около 100 рублей. А ведь таких долот ежегодно требуется более миллиона штук.

Одна из самых замечательных технологий, изобретенных когда-либо человеком, несомненно, литье. До гениальности простая идея — получать из жидкого металла практически без отходов сразу готовое изделие, — казалось, должна была гарантировать литью безраздельное господство. Но по мере усложнения техники, не имея возможности обеспечить нужные свойства металлу, литье все больше и больше уступало свои позиции, и прежде всего ковке. А там, где оно продолжало лидировать, во многом подрывало свою репутацию, нагромождая вокруг отливки чуть ли не такие же по весу, идущие затем в отходы литники, прибыли. С их помощью литье пыталось справиться со своими «болезнями».

Ведущая роль

Но вот появилась совершенно новая литейная технология — ЭШП, которая впервые позволила сделать то, о чем еще можно было только мечтать; получать отливки со свойствами поковки. А раз так, то стали реальными и надежды на возвращение литью утраченных позиций.

Было ясно, что для этого в процесс ЭШП, приспособленный лишь для выплавки прямоугольных и круглых слитков, необходимо внести такие технологические и конструктивные изменения, которые превратили бы его в универсальный, с точки зрения литейного производства, то есть дали бы возможность получать отливки практически любой формы.

Задача эта была успешно решена в нашем институте в 1967—1968 годах. На основе электрошлакового процесса родилась еще одна очень интересная технология — электрошлаковое литье — ЭШЛ.

С тех пор прошло немного времени, но ЭШЛ уже получило в нашей стране довольно широкое применение. Высокая технологичность, высокий коэффициент использования металла, удивительная простота оборудования и технологии делают ЭШЛ весьма перспективным. Ему не нужны плавильные печи, разливочные ковши, земляные формы и другое оборудование традиционного литья. ЭШ-отливка не имеет прибылей, литниковых систем.

Все это позволяет значительно снизить трудоемкость получения изделий, их стоимость, коренным образом улучшить условия труда. Переоценить этот социальный эффект невозможно, ведь в литейном производстве у нас занято около 700 тысяч человек.

Острота проблемы экономии материальных и трудовых ресурсов делает особенно настоятельным широкое внедрение ЭШЛ. Это связано прежде всего с тем, что при замене поковок отливками на каждой тонне готового изделия экономится более двух тонн металла, причем около половины этого количества — за счет уменьшения объема механической обработки. Нетрудно представить себе, какой это может дать эффект в масштабах страны, если учесть, что на снятие тысячи тонн стружки затрачивается труд 160 рабочих, используется 100 металлорежущих станков, расходуется более 800 тысяч киловатт электроэнергии.

Возможности ЭШЛ и области его применения крайне разнообразны. Оно эффективно при изготовлении уникальных, мелкосерийных и даже (в отдельных случаях) массовых изделий. ЭШЛ широко используется при изготовлении различной арматуры, например, запорных клапанов и задвижек для паропроводов высоких и сверхвысоких давлений тепловых и атомных электростанций, химических и нефтехимических предприятий, литых труб из стали специального состава, деталей судовых дизелей, в металлургическом машиностроении, в производстве крупногабаритных колец, фланцев, сосудов высокого давления.

Создание участков электрошлакового литья доступно сейчас в принципе любому машиностроительному предприятию. Для этого существует оборудование, отработана надежная, высокоэффективная технология, что подтверждено всем опытом применения ЭШЛ.

Необходимость внедрения практически безотходной электрошлаковой технологии подчеркивалась еще на XXV съезде КПСС, а также в специальном постановлении, принятом Советом Министров СССР в 1976 году о развитии ЭШЛ.

В прошлой пятилетке были созданы крупные мощности по электрошлаковому литью практически во всех машиностроительных министерствах. Среди новых установок ЭШЛ уникальные агрегаты для отливки заготовок полубандажей цементных печей массой до 60 тонн, для отливки деталей крупных гидропрессов массой до 80—100 тонн и другие.

Нет никаких сомнений в том, что ЭШЛ будет и дальше развиваться быстрыми темпами как альтернатива кузнечно-прессовой технологии.

Электрошлаковое литье может стать серьезным конкурентом в классической литейной технологии. Но надо решить такую важную и принципиальную задачу, как разработка простых и надежных средств принудительного заполнения литейной формы жидким металлом. Без этого трудно рассчитывать на успешное совершенствование ЭШЛ.

Одно из интересных и перспективных решений задачи, несомненно, использование методов центробежного литья.

Хорошо известны достоинства и недостатки данного способа в его классическом виде, когда в машину заливают металл обычной выплавки. При заливке во вращающуюся форму электрошлакового металла получают деталь с хорошей поверхностью, которая практически не нуждается в механической обработке, с плотной макроструктурой и высокой степенью химической однородности. В этом главное преимущество центробежного электрошлакового литья перед обычным.

Естественно, что для осуществления нового процесса необходимо уметь накапливать требуемое количество жидкого электрошлакового металла, подлежащего заливке в центробежную машину.

В течение ряда лет не удавалось найти приемлемого инженерного решения этой непростой задачи. Ведь сущность электрошлакового процесса состоит не в накоплении металла, а в его непрерывной кристаллизации, соответствующей скорости расплавления твердых электродов или заготовок. Можно сказать, что электрошлаковому процессу (как сварке и наплавке, так и переплаву и литью) прямо противопоказано накапливание жидкого металла.

Вместе с тем для ЭШЛ деталей сложной формы нужно именно накапливать металл, а уже затем сливать его в стационарную или вращающуюся форму.

Как же накапливать электрошлаковый металл?

В нашем институте предложены два варианта устройств для накопления металла, получаемого в результате электрошлакового процесса. Каждое из этих решений имеет свои достоинства и недостатки. Лишь время даст ответ на вопрос о рациональных областях их применения. Но не вызывает сомнений сам по себе факт поистине коренных изменений, которые внесет новая электрошлаковая технология в литейное производство.

Возможность накапливания практически любых объемов жидкого электрошлакового металла полностью снимет ограничения, присущие электрошлаковой плавке расходуемых электродов непосредственно в литейной форме или кристаллизаторе.

Имея жидкий электрошлаковый металл, то есть металл рафинированный, чистый, можно смело и широко использовать для получения отливок наиболее высокого качества весь современный арсенал литейной техники, а также методы прессования и штамповки жидкого металла.

Без преувеличения можно говорить о рождении принципиально новой технологии получения первоклассных отливок на стыке специальной электрометаллургии и литейного производства. Важнейшее достоинство этой технологии — ее безотходный характер, то есть практически полное отсутствие потерь металла.

Внедрение электрошлаковой технологии, ставшей суммой технологий, знаменует подлинную научно-техническую революцию в таких важнейших производствах, как металлургия, машиностроение, открывает перед ними новые, далеко еще не исчерпанные возможности.

И не исключено, что следующим шагом вперед будет использование электрошлакового процесса и в самом сталеплавильном производстве.

Из всех видов топлива самыми быстрыми темпами в Советском Союзе растет добыча газа. Ныне он занимает второе место после нефти в общем производстве топливо-энергетических ресурсов, а вместе с нею покрывает три четверти всех потребностей нашего народного хозяйства в топливе.

Стремительное развитие газовой промышленности отражает постоянное совершенствование топливно-энергетического баланса, от которого зависит вся экономика страны и в конечном счете повышение благосостояния народа.

Голубое топливо играет такую важную роль потому, что оно самый дешевый, универсальный, легко транспортируемый носитель энергии, ценное химическое сырье. Использование газа позволяет интенсифицировать и автоматизировать многие технологические процессы, повышать технико-экономические показатели и в первую очередь производительность труда, качество выпускаемой продукции. Главные потребители газа — энергетика, металлургическая, химическая и цементная промышленность, машиностроение; немало его расходуется и на коммунально-бытовые нужды.

Первый магистральный газопровод Дашава — Львов длиной 68 километров был построен в 1940—1941 годах и имел Трубы диаметром 200 миллиметров. В 1946 году по трубам диаметром 325 миллиметров саратовский газ, преодолевая расстояние в 840 километров, стал поступать в Москву. А сегодня протяженность всех артерий голубого топлива превысила 135 тысяч километров и сравнима с длиной железнодорожной сети. Создана крупнейшая в мире Единая система газоснабжения Советского Союза, которая обеспечивает газом более 4500 городов и поселков городского типа, свыше 80 тысяч сельских населенных пунктов.

За последние 15 лет значительно изменилась география добычи газа. Месторождения, расположенные в европейской части страны, не могли уже обеспечить требуемых приростов добычи газа. Роль лидера перешла к районам Западной Сибири, хотя основные потребители газа по-прежнему находятся в центре и на западе СССР. Поэтому сильно увеличилась протяженность сооружаемых газопроводов, которая нередко достигает нескольких тысяч километров.

Чтобы повысить пропускную способность магистралей, а без этого невозможно было развивать такими высокими темпами газовую индустрию, пришлось, конечно, увеличить диаметр труб и давление газа в них. Если лет десять назад большинство газовых артерий имело диаметр 720 миллиметров и давление газа в них было 56 атмосфер, то теперь диаметр увеличился почти вдвое — до 1420 миллиметров и примерно в полтора раза возросло давление — до 75 атмосфер.

Бесстрастные слова «увеличился», «возросло» не должны создать иллюзию простоты сделанного. Все это — результат вдохновенного труда больших коллективов ученых, инженеров, рабочих, свидетельство высокого научно-технического потенциала нашей страны, которая первой в мире начала строить газовые магистрали такого большого диаметра.

Как же сказалось изменение параметров газопровода на его производительности? Она возросла в 3—3,5 раза и составила весьма внушительную цифру — 30—35 миллиардов кубометров газа в год. При этом более чем в два раза сократилась себестоимость перекачки газа.

Ясно, не сделай мы такого скачка, пришлось бы при тех же масштабах добычи строить раза в три-четыре больше ниток газовых магистралей. Обернулось бы это многими миллиардами рублей дополнительных капиталовложений, огромными затратами и без того нелегкого труда.

Планы развития экономики и на ближайшую перспективу предусматривают высокие темпы прироста добычи газа. Он нужен нам все в больших и больших количествах.

В этой пятилетке из Западной Сибири, которая еще долго будет оставаться нашей основной нефтегазодобывающей базой, надо передать на огромные расстояния сотни миллиардов кубометров газа.

Если строить магистрали, одна нитка которых пропускает 30—35 миллиардов кубометров, то нам придется ежегодно вводить в эксплуатацию один газопровод (из двух ниток) протяженностью 3—3,5 тысячи километров, строительство которого обходится в несколько миллиардов рублей! Нельзя не считаться и с тем, что значительную часть весьма протяженных трубопроводов предстоит прокладывать на Севере, в тундре, через реки, болота и топкие озера, в неустойчивых грунтах, в зонах вечной мерзлоты, вести строительство в условиях продолжительной и суровой зимы, короткого и дождливого лета.

Какой же должна быть стратегия развития трубопроводного транспорта, чтобы по возможности уменьшить огромные материальные и трудовые затраты?

Экономика отвечает однозначно: необходимо дальнейшее повышение производительности газовой магистрали. Другого пути нет. Ведь альтернатива такому решению — прокладка дополнительного числа ниток параллельных газопроводов.

Казалось бы, самое простое — еще увеличить диаметр труб. Действительно, это весьма эффективный способ: скажем, сделаем трубу в три раза большего диаметра, и примерно в девять раз повысится ее пропускная способность.

Но опыт сооружения газопроводов и технико-экономические расчеты убеждают, что на сегодня уже достигнут оптимальный диаметр труб и дальнейшее его увеличение пока нецелесообразно.

Значит, остается другая возможность: повысить давление перекачки газа, скажем, до 100—120 атмосфер. Это окажется особенно эффективным, если сочетать повышение давления с охлаждением газа. Ведь при снижении температуры уменьшается его объем, что, естественно, тоже повышает производительность газопровода.

Многого ли мы добьемся, если по трубопроводу в 1420 миллиметров будем перекачивать умеренно охлажденный газ, примерно до минус 20° С, под давлением, например, 120 атмосфер? Расчеты показывают, что производительность газопровода увеличится примерно в два раза.

Конечно, это огромный эффект, ведь может отпасть необходимость в сооружении второй нитки газопровода.

Так за чем же дело стало?

На пути реализации этой идеи немало трудностей, и главная из них — обеспечение надежности трубопровода.

Магистральный газопровод представляется весьма простым техническим сооружением. Действительно, проложены трубы, и газ по ним подается потребителям. При движении из-за того, что поверхность стенок труб не идеально гладкая, он тормозится, теряет часть энергии. Приходится на трассе газопровода примерно через каждые 100 километров ставить компрессорные станции, «подбадривающие» газ.

Но при всей внешней конструктивной простоте очень трудно обеспечить надежность газовой магистрали. И это прежде всего относится к трубам. Приходится считаться с тем, что на каждом участке магистрали между двумя компрессорными станциями под землей находится стокилометровый стальной цилиндр, в котором запасено огромное количество энергии — более 10 миллионов кубометров газа под высоким давлением. И этот газ, естественно, стремится разорвать трубу, вырваться наружу. Такие подземные аккумуляторы энергии тянутся на многие тысячи километров. Надо учитывать и то, что газопроводы работают в суровых климатических и почвенно-гидрологических условиях, когда угроза разрушения от колебаний температур, коррозии становится особенно сильной. И при всем этом зарытый в землю трубопровод нет возможности осмотреть, освидетельствовать с помощью приборов. Значит, нельзя обнаружить каких-либо дефектов в металле на стадии их зарождения.

При аварии маленькая трещина, распространяясь по трубопроводу со сверхзвуковой скоростью, может разорвать его в клочья или развернуть в лист. Протяженность таких лавинных повреждений иногда достигает десятка километров. Аварии сопровождаются взрывами, пожарами, загрязняют окружающую среду. Устранение последствий — дело непростое, особенно если трасса пролегает на Севере, в сильно заболоченной местности, куда по бездорожью надо оперативно доставить трубы, всевозможную технику.

Проблема надежности трубопровода сегодня центральная. И ясно, что переход к более высоким давлениям газа делает ее еще сложнее.

Надежность газовой магистрали зависит от многих факторов, в частности, в очень большой степени от качества сварки. Но главный ключ к проблеме — у металлургов. Нужна сталь, свойства которой наиболее полно соответствовали бы условиям работы трубопровода.

Задача эта непростая. Силы, которые действуют на трубопровод, таковы, что если в металле возникает трещина, то независимо от его прочности она обязательно разовьется. И разрушение неминуемо. Но если труба будет сделана из стали, сочетающей высокую прочность с вязкостью, которая сохраняется и при низких температурах, то положение изменится. Разрушение, если оно и появится, не будет уже хрупким и распространится не на тысячи метров, а ограничится метрами, десятками метров.

Почему так важна вязкость стали?

Представим себе, что в трубе появилась трещина. Из-за разрушения начинает падать давление газа, уменьшаются и напряжения в металле. Если сталь достаточно пластична, то трещина как бы вязнет в ней, лишенная необходимых для своего развития напряжений. Когда же вязкость стали мала, то напряжения в ней падают медленнее, чем развивается трещина, и избыточная энергия, накопленная в металле, расходуется на распространение разрушения, которое носит хрупкий характер и оказывается весьма протяженным.

Конечно, наряду с высокой прочностью и вязкостью сталь должна еще и хорошо свариваться, сохраняя это свойство и при низких температурах. Ведь сварка — главный технологический процесс при сооружении газопровода.

Лучше всего таким требованиям удовлетворяет низкоуглеродистая сталь с добавками ниобия, молибдена и никеля. Но одного легирования еще недостаточно. Чтобы из слитка получить лист нужной толщины и с требуемыми свойстами, из которого потом сделают трубу, приходится прибегать к особому виду обработки: на стане контролируемой прокатки. Здесь с помощью целой системы автоматики очень точно выдерживаются температурные интервалы промежуточных пропусков листа через валки стана, температура конца прокатки и величина последнего обжатия. Этот строго регламентированный режим обработки позволяет получить металл с такой структурой и размером зерен, которые и обеспечивают ему необходимое сочетание свойств.

Затем листы с помощью валковой формовки или на очень мощных прессах формуют так, что получаются цилиндрические заготовки, из которых и сваривают трубу.

Изготовление трубопровода, надежно работающего при давлении 75 атмосфер, связано с преодолением значительных трудностей — и технических и экономических. Объясняется это тем, что сталь, из которой приходится делать такие трубы, сегодня остродефицитная и дорогая. К тому же изготовить из нее лист толщиной 16—20 миллиметров с нужными механическими свойствами можно лишь на станах контролируемой прокатки, которых во всем мире насчитываются единицы; у нас их тоже мало.

Как же осуществить переход на еще более высокие давления — на 100—120 атмосфер, с которым связана перспектива развития газовой индустрии?

Для таких давлений понадобятся трубы с еще более толстой стенкой — от 22 до 50 миллиметров. Они, понятно, будут значительно тяжелее, а значит, существенно увеличится расход и без того дорогой стали. Чтобы из такого листа отформовать трубу, потребуются прессы-гиганты. И все это в конечном счете приведет к тому, что рост стоимости труб и оборудования опередит экономический эффект от увеличения производительности газопровода.

Ясно, что надо искать другой подход к этой проблеме.

И тогда ученые Института электросварки имени Е. О. Патона обратились к ранее выдвинутой идее многослойных конструкций.

Применительно к трубе это означало, что делается она не монолитной, из толстого листа, а многослойной, из относительно тонкой рулонной стали. При этом используется не остродефицитная дорогая сложнолегированная сталь, а низколегированная, производство которой освоено отечественной металлургией.

В чем же смысл перехода от трубы с монолитной стенкой к многослойной?

Известно, что если взять совершенно одинаковые стальные заготовки, скажем, слиток, разделенный на две части, а затем одну из них прокатать до толстого листа, а другую выкатать в тонкий лист, то последний окажется прочнее и пластичнее; при этом чем тоньше лист, тем ниже температура, при которой он сохраняет вязкость. Словом, весь комплекс свойств, столь важных для обеспечения надежной эксплуатации трубопровода, у тонкой стали лучше, чем у толстой.

И если набрать пакет — а это и есть многослойная конструкция — из тонких листов, то он сохранит все преимущества тонкого листа — больше прочность, больше вязкость. Свойства каждого слоя не зависят от суммарной толщины конструкции. Значит, можно получать стенку с любой наперед заданной прочностью. При этом необходимая прочность будет достигнута при меньшей толщине, чем в случае монолитного металла.

Таким образом, разделив толщу металла на слои, мы тем самым умножили его прочность и вязкость.

Именно идея многослойной конструкции помогла в свое время успешно решить задачу изготовления сосудов высокого давления.

В энергетике, во многих химических производствах нужны реакторы, колонны, различные аппараты, способные выдерживать температуру в сотни градусов и давления в сотни атмосфер. Только в таких экстремальных условиях удается проводить некоторые технологические процессы, получать нужные вещества, материалы. Но чем выше поднимались давления, тем больше приходилось увеличивать толщину стенок сосудов, тем труднее и дороже становилось изготовление сосудов с монолитной стенкой, а в ряде случаев и просто невозможным. И то, что оказалось не под силу традиционным способам изготовления сосудов, удалось сделать, используя многослойную конструкцию.

На заводе «Уралхиммаш» в Свердловске создано уникальное производство сварных многослойных сосудов. За последние годы здесь изготовлено более 200 сосудов высокого давления, в том числе колонн синтеза аммиака, реакторов гидрокрекинга нефти с толщиной стенки до 400 миллиметров. Это 70—80 слоев, толщиной по 5—6 миллиметров каждый. Давления в этих аппаратах достигают 400 атмосфер, а температура — 400 градусов. Эти цифры сами по себе говорят о сложности эксплуатации таких аппаратов, но надо сказать, что надежность их чрезвычайно высока и ни одной аварии, ни одной неприятности с ними не произошло. Несомненно, многослойным сосудам высокого давления принадлежит большое будущее.

Использование многослойных труб позволит сравнительно просто решить проблему перехода к сооружению магистралей на более высокие давления. Действительно, если необходима труба, способная выдержать более высокое давление, чем предусматривалось раньше, то достаточно намотать один-два или более дополнительных слоев. Иными словами, из одной и той же дешевой стали можно получать трубы, рассчитанные на любые требуемые давления.

Можно пойти и по другому пути — изготавливать многослойные трубы с теми же прочностными характеристиками, что у труб со сплошной стенкой. А так как для этой цели будет взята не сложнолегированная дорогая сталь, а низколегированная, более дешевая, то понятно, что стоимость труб, сохранивших заданную прочность, окажется существенно меньше.

Широкие испытания многослойных труб в полевых условиях, в том числе и на Севере, убедительно свидетельствуют об их несомненных достоинствах и преимуществах перед трубами с монолитной стенкой.

Во многих странах мира занимаются проблемой борьбы с лавинными разрушениями. Одно из сложившихся в последнее время направлений — создание всевозможных ловушек. Они врезаются в магистраль из монолитных труб и должны, как показывает само название, поймать трещину, задержать развитие разрушения.

И для этой цели многослойная конструкция оказалась весьма эффективной. В нашем институте такие ловушки созданы. Провели на Севере натурные испытания. И убедились, что эти ловушки способны абсолютно надежно остановить лавинную трещину любого типа — и хрупкую, и вязкую. Трещина, встретив на своем пути ловушку, кольцуется в ней и останавливается.

Многослойные ловушки предполагается устанавливать в магистральных газопроводах из монолитных труб на определенном расстоянии друг от друга. Это позволит использовать и монолитные трубы, изготовленные из сравнительно дешевых сталей.

Как же практически получают трубу с многослойной стенкой?

Для этого на барабан, наружный диаметр которого выбирают равным внутреннему диаметру будущей трубы, наматывают стальную ленту толщиной 4—6 миллиметров; число витков определяют в зависимости от требуемой прочности. Например, у трубы диаметром 1420 миллиметров при давлении 75 атмосфер слоев будет 4—5, при 100 атмосферах — 4—6, при 120 атмосферах — 5—7 слоев и т. д. Закрепляют слои сваркой.

Производительность способа намотки достаточно высока, а это непременное условие для такого массового процесса, как изготовление труб.

Необходимо, чтобы длина многослойных труб была бы, как и монолитных, в пределах 12 метров, иначе их затрудительно будет перевозить по железной дороге. Ширина рулонной стали определяется возможностями станов непрерывной прокатки. К сожалению, не существует станов, которые могли бы прокатывать полосу двенадцатиметровой ширины. Поэтому приходится собирать трубу из отдельных цилиндрических заготовок — обечаек — и сваривать их друг с другом.

Для развития производства многослойных труб существенно, что станы непрерывной прокатки отличаются очень высокой производительностью и поэтому легко удовлетворят потребность в исходной заготовке. Так, стан непрерывной прокатки «2000» Череповецкого металлургического завода за год дает 6 миллионов тонн рулонной стали.

Организация массового конкурентоспособного производства многослойных труб дело непростое. Нужно создать новое оборудование, отработать все технологические операции.

С этой целью на Харцызском трубном заводе (Донецкая область) на опытном участке создали производство многослойных труб. А в конце прошлого года на Выксунском металлургическом заводе вступила в строй первая очередь первого в мире цеха, рассчитанного на 14 выпуск в год миллиона тонн таких труб. Примерно каждые четыре минуты здесь будет изготавливаться двенадцатиметровая многослойная труба большого диаметра.

Все, о чем здесь рассказано, результат большого труда научных, инженерных и производственных коллективов многих организаций страны. Вместе с Институтом электросварки имени Е. О. Патона над созданием многослойных труб, их испытанием, изготовлением технологического оборудования трудились коллективы Украинского ВНИКТИ трубной промышленности (Днепропетровск), Укргипромеза, Электростальского завода тяжелого машиностроения, ВНИИМЕТМАШа, ВНИИ строительства магистральных трубопроводов, ВНИИ природных газов и другие.

Решение проблемы создания труб с многослойной стенкой — пример революционного вклада, который может внести наша наука в реализацию важнейших народнохозяйственных программ

Проблемы и надежды (Академик Я. Колотыркин)

То, что на стыках традиционных наук, ставших уже классическими, зарождаются и начинают жить науки молодые и весьма активные, — явление нередкое. Родившись, они начинают быстро развиваться, набирать силу, получают все большее распространение в практике, позволяя обществу совершить очередной виток вверх по спирали научно-технического прогресса. Все это естественно и закономерно в извечном стремлении человечества к вершинам познания.

Рассказывает академик Яков Михайлович Колотыркин

Одной из таких относительно молодых и активных наук является и электрохимия, само название которой достаточно объясняет, между какими соседями разместилась сфера ее обитания.

Она родилась на стыке XVIII и XIX столетий и развивалась столь стремительно, что в наши дни ее с полным основанием относят к теоретически наиболее осмысленным разделам человеческих знаний. А вследствие этого теоретического богатства стало возможным чрезвычайно широкое практическое использование добытых знаний.

Сегодня с полным основанием можно сказать, что электрохимия, а точнее — продукция электрохимических производств заняла прочное место в том вещном мире, в котором мы живем. Часть этих вещей всем хорошо знакома, и люди знают, благодаря успехам какой науки стало возможно их производить. Есть вещи, также хорошо знакомые, однако не всякий задумывался над тем, каким путем удается их получать. А есть и такие, о происхождении которых знают в основном специалисты. К ним и относится продукция электрохимических производств.

Трудно предположить в наши дни, как бы обходилось человечество без электрохимии. Не появись в свое время алюминий, поднимались бы в небо современные воздушные лайнеры? Его получают электрохимическим путем. Мог бы человек выйти в космос, не имея на борту кораблей автономных солнечных батарей, сделанных электрохимиками? А подводный флот?

Но вернемся на землю. Без электрохимических источников тока не запускались бы автомобильные двигатели и радиолокаторы, не работали бы транзисторные радиоприемники и магнитофоны, не было бы всевозможных электробатарей и целого ряда изделий ширпотреба, которыми мы привыкли пользоваться! Однако это одна сторона дела, одно направление науки и прикладного ее назначения — создание источников электроэнергии. Есть и другие, не менее важные направления, о которых нам еще предстоит разговор. А пока начнем сначала.

У истоков электрохимии были такие корифеи науки, как Л. Гальвани, А. Вольта, М. Фарадей, С. Аррениус. В ее зарождении и последующем развитии громадную роль сыграли отечественные ученые. И в этой связи как не вспомнить слова великого нашего ученого М. Ломоносова, произнесенные еще за несколько десятилетий до блестящих опытов Л. Гальвани и работ А. Вольта: «Без химии путь к познанию истинной природы электричества закрыт». Удивительна была прозорливость М. Ломоносова, увидевшего в те еще далекие времена внутреннюю связь между химическими и электрическими явлениями. И другой наш соотечественник, Д. Менделеев, также обладал великой прозорливостью. Его труды, а особенно работы в области химической и гидратной теории растворов, сыграли весьма существенную роль в становлении электрохимии. Не понимая или, быть может, не желая понять их значение, некоторые ученые в свое время кинулись обвинять Д. Менделеева чуть ли не в научном консерватизме за его критическое отношение к первым работам С. Аррениуса по электрической диссоциации. Лишь спустя некоторое время академик И. Каблуков впервые, пользуясь сугубо научными аргументами, показал, что именно гидратная теория Д. Менделеева подвела базу под гениальную догадку С. Аррениуса, хотя и не обоснованную научно. Несколько позже к такому же выводу пришел В. Кистяковский. «Откуда берется огромная энергия, долженствующая способствовать разложению электролитов на ионы? — писал он. — Если принять гипотезу Аррениуса так, как она была сформулирована ее основателем, то ей неоткуда взяться».

Здесь мне придется сделать некоторое отступление и кое-что пояснить.

Дело в том, что еще химикам довольно глубокой древности было хорошо известно, что путем смешения отдельных активных веществ можно получить соединения, обладающие совершенно иными свойствами, нежели исходный материал. Им было известно и другое: добавляя определенные вещества в соединение, можно разрушить его или придать ему новые свойства. Всемогущая химия, фигурально выражаясь, покоилась на фундаменте «смешивания».

К этому следует добавить, что химические реакции протекают в зависимости от природы участвующих в них веществ и очень быстро, и очень медленно. Иногда это доли секунды, иногда — часы, месяцы и даже годы. Разумеется, химикам известны были как стимуляторы, ускоряющие процессы взаимодействия, так и антистимуляторы, то есть ингибиторы, замедляющие эти процессы. Но, повторяю, все было основано на смешивании одних веществ с другими.

И вдруг появилось электричество — совершенно новое явление, которое понять без помощи химии невозможно. Оказалось, что существуют положительные и отрицательные электрические заряды, движение которых подчиняется определенным законам, что частица химического вещества перемещается в зависимости от того, какой заряд — положительный или отрицательный — она несет. Отталкиваясь от полюса с подобным себе знаком, частица вещества быстрее или медленнее (здесь имеет значение величина полученного заряда) движется к полюсу с противоположным знаком. Так появилась возможность управлять движением заряженных частиц вещества, скоростью этого движения, регулировать направление движения. То есть там, где действовало электрическое поле, наступил определенный порядок.

Все, наверное, знают, что хромирование и никелирование выполняют электрохимическим путем, но не всем известно, что до появления электрохимии ту же работу выполняли сугубо химическим путем.

В наши дни прикладная электрохимия объединяет два очень крупных направления: проведение химических реакций при помощи электричества и получение электрической энергии за счет химических превращений. И в том и в другом направлениях работают мощные производства, давая продукцию, без которой немыслимо наше нынешнее существование, так же как и будущий прогресс.

Остановлюсь на некоторых особенностях электрохимических реакций, которые являются основополагающими как в науке, так и в практике и которые необходимо знать для того, чтобы понимать суть происходящего.

Если обычные химические реакции (окислительные или восстановительные) протекают как бы в одной фазе и зависят от переменных химической кинетики — от концентрации раствора, температуры, — то электрохимия позволила вести процесс как бы в двух стадиях. Она дала процессам новые рычаги управления, поставила их в зависимость от величины электродного потенциала, природы материала электрода и состояния его поверхности. Именно эти рычаги и позволили исследователям и технологам управлять ходом процессов: вести их в намеченном скоростном режиме, с достаточной точностью направлять движение частиц вещества. Это очень важные особенности процесса, ибо они почти полностью исключают рассеивание энергии в окружающую среду и потому являются экологически безопасными. В связи с тем, что при таких условиях энергия не рассеивается, а вся выполняет определенную работу, коэффициент полезного действия процессов исключительно высок. Кроме того, электрический ток чрезвычайно сильный окислитель и восстановитель и потому позволяет вести процессы с такой глубиной, которая недостижима сугубо химическим путем.

Такие вот особенности электрохимии и способствовали широкому использованию достижений этой науки в промышленности.

Было бы, однако, неверным полагать, что, едва родившись, новая наука сразу же стала завоевывать все новые и новые позиции. Это, конечно, не так. Долгое время исследователи шли путем проб и ошибок (кстати, это случается и сейчас), когда теоретические предпосылки далеко не стопроцентно находили подтверждение на практике, когда расчеты показывали одно, а на практике получалось другое.

Дело в том, что классическая наука не умела строить сложных моделей будущих практических процессов. Она могла с достаточной ясностью рассказать о том, что происходит в электролите, когда через него пропускают электрический ток, но она не могла объяснить, какие процессы совершаются в это же время на поверхности электродов, она не могла объяснить кинетику этих процессов. Такой теории не существовало, хотя в гипотезах недостатка не было.

Большой вклад в развитие электрохимии внесли отечественные ученые. Были сформированы мощные научные школы в Москве и Ленинграде, Свердловске и Киеве. Во главе их стали крупнейшие ученые и исследователи В. Кистяковский, П. Федотьев, А. Писаржевский, Е. Шпитальский, А. Фрумкин и О. Есин. Работы именно этих школ дали мощный импульс развитию не только отечественной, но и мировой науки. Главы школ и их многочисленные ученики и последователи сосредоточили свое внимание на ключевых проблемах теоретической электрохимии: изучении особенностей строения границы раздела металла с раствором электролита и исследовании самого механизма и кинетики электродных реакций. Без ясного понимания того, что же происходит на границе электрода и электролита, невозможно было продвижение вперед, невозможно было прогнозировать с достаточной надежностью, как будут развиваться и протекать электрохимические процессы, а следовательно, и строить надежные технологии.

В результате многочисленных исследований и экспериментов постепенно стало проясняться многое из того, чему классическая электрохимия не давала достаточного объяснения, в частности, появилась ясность в том, как протекают процессы, происходящие на границе электрода и электролита. А. Фрумкиным впервые в мировой науке было введено понятие о нулевом потенциале. Именно это понятие и явилось как бы оценочным критерием поведения электрода, раскрывало его адсорбционную и кинетическую сущность.

Нужно отметить, что развитие теории в этот период сильно затруднялось из-за несовершенства экспериментальной техники. Многое не поддавалось измерениям во время экспериментов. Приборы и аппаратура «не успевали» срабатывать, не обладали нужной чуткостью и избирательностью.

Ситуация стала меняться в самое последнее время, когда появилась перспектива использовать в этих исследованиях оптические методы: спектроскопии молекул в двойном слое, электроотражения, эллипсометрии. Это позволило перевести исследования на более тонкий уровень, получить данные о микроструктуре, начать серию экспериментов в области реально действующих систем, а не тех идеальных, с которыми имела дело классическая электрохимия.

В последние десятилетия получены важные доказательства того, что электрохимические реакции, как правило, имеют и химические стадии, которые нередко предшествуют моментам переноса заряда через поверхность раздела электрод — электролит. Химические стадии и являются определяющим фактором протекания процесса во многих случаях.

Эти и другие исследования позволили вскрыть глубинную сущность электрохимических реакций, лучше понять механизм процессов. Они еще более укрепили нашу уверенность в том, что глубоко правы были Д. Менделеев и его ученики, когда говорили, что для глубокого понимания электрохимических явлений необходимо разобраться в химической их сути, непременно ее учитывать. Сейчас можно уже с большой определенностью утверждать, что прогресс в развитии теоретической и прикладной электрохимии в ближайшее десятилетие будет идти именно в русле этого менделеевского направления.

По мере расширения и углубления наших знаний в области теории все более развивается и прикладная электрохимия. Здесь, наряду с традиционными производствами, возникают производства новые, основанные на новых знаниях. Впрочем, и традиционные технологии не остаются стабильными, они совершенствуются, приобретая новые качества.

В этой связи мне хотелось бы коснуться состояния дел в таком направлении электрохимии, как защита металлов от коррозии. Ведь именно об этом сказано в «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года»: «Разрабатывать и внедрять высокоэффективные методы повышения прочностных свойств, коррозионной стойкости, тепло- и холодостойкости металлов и сплавов, металлических конструкций и труб...»

Благодаря целенаправленным работам советских коррозионистов удалось прояснить многие теоретические неясности, существовавшие прежде. Появилась возможность смоделировать научно обоснованные процессы, которые имеют большую практическую ценность. Электрохимическая теория коррозии вскрыла все закономерности процессов и сумела указать пути повышения сопротивляемости металлов, улучшения способов защиты. Иными словами, нам теперь совершенно ясен механизм самого явления, а это, в свою очередь, позволило найти и новые способы борьбы, создать оригинальные методы защиты.

Их используют для предотвращения коррозии газо- и нефтепроводов, подземных коммуникаций, платформ и трубопроводов морских нефтепромыслов, судов, оборудования и продуктохранилищ химических предприятий, имеющих дело с так называемыми агрессивными средами. Народное хозяйство получает громадный эффект от применения новых способов борьбы с коррозией, сберегая немалое количество металла.

Продолжая мысль о прикладном значении электрохимии, о том месте, какое она заняла в различных областях техники, мне хотелось бы сказать о некоторых основных направлениях, где хотя сделано уже многое, однако предстоит сделать еще больше. Именно здесь нужно сосредоточить в одиннадцатой и двенадцатой пятилетках основные усилия ученых. Причем решать эти задачи требуется ускоренными темпами. Ведь они определены как важнейшие в ряду проблем развития народного хозяйства. В «Основных направлениях» сказано: «...сосредоточить усилия на решении следующих важнейших проблем: ...создание химико-технологических процессов получения новых веществ и материалов с заданными свойствами, научных основ технологий комплексного использования сырья и побочных продуктов, сберегающих энергетические и трудовые ресурсы, использующих замкнутые технологические циклы».

Как решаются эти проблемы современной электрохимией, какие трудности возникают, какие успехи уже достигнуты, какие в связи с этими успехами возникают перспективы — вот об этом мне представляется полезным рассказать.

Начну с самого многотоннажного электрохимического производства, с производства так необходимых во всевозрастающих количествах хлора и каустической соды. Сама по себе технология получения этих чрезвычайно нужных нашему народному хозяйству продуктов может быть отнесена к категории традиционных, так как используется она давно. Мировая промышленность ежегодно производит около двадцати пяти миллионов тонн хлора и примерно столько же каустической соды. Для ведения этих процессов извечно применялись графитовые электроды (аноды). Они имели весьма существенные недостатки: быстро изнашивались, а по мере их износа увеличивалось потребление электроэнергии. Кроме того, износ анодов влиял на качество самого процесса, делал его нестабильным. Электроды сохраняли работоспособность примерно полгода, износ же их начинался с первого момента работы. Замена электродов на установке дело небыстрое и непростое. Систему приходилось отключать, тем самым прекращая выпуск продукции, и проводить сложный ремонт.

Проблемы и надежды

В последние годы были созданы новые, так называемые малоизнашивающиеся аноды. Их изготавливают на основе смешанных окислов титана и рутения, и называются они аноды ОРТА. Продолжительность работы этих новых анодов около пяти лет. Но преимущества их не только в том, что при них значительно сокращаются простои оборудования, но и в том, что сам процесс протекает в стабильных условиях, а следовательно, не требует дополнительных затрат электроэнергии, расход которой по мере износа графитовых электродов постоянно увеличивался. И еще одно преимущество у ОРТА: продукция, полученная при их участии, отличается большой чистотой и обладает более высоким качеством.

По имеющимся данным, уже к началу 1978 года на такие аноды в США и Канаде было переведено примерно 55 процентов мощностей хлорных предприятий, а это, кроме всего прочего, позволило сэкономить 3,2 миллиарда киловатт-часов электроэнергии. Нашей промышленности также необходимо шире использовать ОРТА.

Важным направлением технического прогресса в хлорном производстве является и широкое использование мембранных электролизеров взамен ныне применяемых ртутных. На ртутных электролизерах получают чистый каустик — весьма необходимый продукт для работы многих производств. Но именно ртутные установки являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды ртутью.

Сложность положения здесь в том, что хотя и созданы работоспособные мембранные электролизеры, однако до сих пор нет основ теории мембранных технологий. А ведь хорошая теория всегда освещает путь, по которому должна двигаться практика.

Еще одна проблема, над решением которой электрохимикам предстоит серьезнейшим образом поработать, — электролиз воды. В свое время наша страна была пионером в разработке промышленного производства электролитического водорода. Но жизнь не стоит на месте, и успехи, достигнутые когда-то, перестают постепенно быть успехами. Если прежде нас вполне устраивали созданные установки, то теперь ситуация переменилась: потребность в водороде и кислороде, добываемых электролитическим путем, сильно увеличилась. И тот и другой продукты все в больших объемах используют разные отрасли промышленности. Но производство их далеко не совершенно, оно обходится дорого, требует больших энергозатрат. В то же время известно, что дефицит в энергетических источниках с годами не уменьшается, а, наоборот, имеет отчетливо выраженную тенденцию к обострению. Задача теперь заключается не только в том, чтобы повысить производительность действующих установок, а и в том, чтобы получить качественно новые установки, на которых можно было бы получать достаточно дешевый и чистый водород — топливо будущего. Научные предпосылки к созданию таких процессов довольно обнадеживающи, и они могут быть реализованы, если, конечно, электрохимики предпримут Целенаправленные усилия для решения проблемы.

Крупная проблема, которую нужно решать не откладывая, касается производства алюминия — этого чудесного, легкого, противостоящего коррозии металла. Среди электрохимических производств оно занимает большое место. Мировая промышленность ежегодно выпускает около 15 миллионов тонн алюминия (как видите, немало). Но здесь мы сталкиваемся с таким вот парадоксом. Сырья для того производства вполне достаточно, и добыча обходится сравнительно недорого. Тем не менее потребители алюминия как конструкционного материала испытывают постоянный дефицит в нем. Почему? Неужели нельзя быстрыми темпами развивать производство этого металла, если исходного сырья много и добыча его не составляет особых трудностей? Откуда же берется дефицит? Что мешает, допустим, конструктору автомобиля спроектировать алюминиевый кузов и другие узлы, в которых металл этот может заменить сталь?

Дело в том, что производство алюминия чрезвычайно энергоемко и, следовательно, дорого. Именно повышенный расход электроэнергии в значительной степени сдерживает развитие этого производства и сужает сферы его применения. Чтобы получить тонну первичного алюминия, нужно затратить около 16—18 тысяч киловатт-часов энергии.

Между тем науке известны пути, которые могли бы сделать это производство менее энергоемким. Известны и направления, в которых следовало бы вести поиск более рациональных технологий.

Наконец, проблема, которую требуется решить ускоренными темпами, — гальванотехника. В нашей стране действует около 4 тысяч гальванических цехов, где ежегодно наносят более 300 миллионов квадратных метров защитных и декоративных покрытий из чистых металлов и сплавов. Но на большинстве машиностроительных предприятий гальванические цехи, хотя и являются цехами конечной отделки продукции, тем не менее совершенно недостаточно автоматизированы и механизированы. Да и сама технология нанесения покрытий требует дальнейшего совершенствования (исключение составляют лишь крупные автомобильные предприятия, где положение в этом смысле несколько лучше). Здесь уместно отметить, что благодаря усилиям Института химии и химической технологии Литовской АН ситуация начала меняться в лучшую сторону. Там разработаны экономичные и эффективные способы нанесения металлопокрытий.

Все направления, о которых я упомянул и где необходимо активизировать научные исследования, не являются новыми. Это уже сложившиеся производства, которые теперь остро нуждаются в модернизации.

Успехи теоретической электрохимии, а также прогресс в исследовании твердых электролитов, ионных расплавов и неводных растворов открыли новые перспективы для дальнейшего прогресса электрохимической технологии и особенно электрохимической энергетики. Всем известно, что традиционно выпускаемые промышленностью электрические элементы и аккумуляторы имеют серьезные недостатки: относительно невысокую энергию на единицу массы и объема, большой удельный расход цветных металлов — свинца, никеля, кадмия, марганца. Некоторые из этих металлов довольно дефицитны.

Аккумуляторы всегда работали на так называемых водных растворах, которые и являются электролитом. Энергетические потери при прохождении через него электрического тока весьма велики, стойкость же этих систем, как известно, мала. Работы электрохимиков в области неводных растворов позволили существенным образом изменить ситуацию: разработаны ХИТ — химические источники тока, — в которых может быть использован такой активный металл, как литий, и такие недефицитные окислители, как SО2, сульфит меди и другие. Их удельная энергия в четыре-восемь раз выше удельной энергии батарей обычных элементов и аккумуляторов, и они могут работать при значительно более низких температурах, даже при 50-градусных морозах. В лабораториях сейчас ведутся работы по созданию новых аккумуляторов: сернонатриевых с твердым электролитом, сульфидно-литиевых с расплавленным электролитом, хлор-цинковых с водным электролитом.

Я говорю сейчас об аккумуляторах и батареях элементов потому, что их производство тоже весьма значительно, а суммарная их мощность не уступает мощности всех ныне действующих электростанций. И здесь скрыт пока немалый резерв экономии электроэнергии. Повышение КПД этих установок малой энергетики, как принято их называть, так же, как химических источников тока и топливных элементов, существенным образом может сказаться на общем энергетическом балансе страны. Увеличение срока их действия, замена дефицитных материалов распространенными, уменьшение веса и габаритов — все это очень важно для дальнейшего развития целого ряда отраслей техники, промышленного производства, а в конечном счете для экономики нашего хозяйства.

В связи с энергетическими трудностями, а также экологическими проблемами на химические источники тока возлагают большие надежды. Поэтому хотелось бы сказать о тех важнейших направлениях, в которых ведется поиск новых возможностей. Начну с электромобиля, который стал уже «притчей во языцех». По этому поводу состоялось много устных и письменных дискуссий, высказано самых противоречивых мнений. Между тем работы по созданию эффективных источников энергообеспечения электромобиля продвигаются довольно медленно. Уже встретилось немало трудностей, причем весьма серьезных. Чтобы преодолеть их, потребуется время и проведение фундаментальных исследований. Тут следует отметить вот что.

Совершенно напрасно иные приверженцы электромобиля полагают, что вся проблема развития этого вида транспорта упирается в то, что до сих пор не удалось создать малогабаритные, обладающие малым весом и большой энергоемкостью аккумуляторы, имеющие к тому же достаточную долговечность. Все это так и не так. Разумеется, электромобиль, приводимый в движение от аккумулятора, решает экологическую проблему, избавляет окружающую среду от ядовитых выхлопов, уменьшает уровень шума. Но если обратиться к элементарной экономике, то окажется, что в данном случае электромобиль экономически не столь и целесообразен. Дело не только в том, что при массовом производстве этих машин придется строить сеть зарядных станций, а во время зарядки аккумуляторных батарей в электросети возникнут пиковые нагрузки, с которыми и без того приходится бороться разными способами. Главное заключается в том, что аккумуляторы потребляют наиболее дорогой и дефицитный вид энергии, а расходуют ее далеко не оптимальным образом. И экономико-энергетическая проблема в связи с этим обостряется еще больше.

В какой-то мере она может быть решена, если необходимую электроэнергию мы будем получать из угля. Расчеты показывают, что этот энергоисточник питания электромобили смогут использовать более эффективно, нежели автомобили, работающие на жидком топливе, приготовленном из угля. Но такое преимущество электромобиля может проявиться лишь в конце нынешнего или в начале следующего века. А для этого предстоит разрешить еще немало трудностей.

Я полагаю, что наиболее радикальное решение проблемы электромобиля нужно искать все же в другом направлении: в области топливных элементов (тэ), работающих на дешевом водороде. Как показали расчеты, даже при современном уровне разработок замена обычного двигателя на электрогенератор с батареей из среднетемпературных топливных элементов, а также замена преобразователя топлива и свинцового аккумулятора (он нужен для запуска) хотя и превышают вес автомобиля на триста килограммов, тем не менее дают выигрыш в использовании топлива. Эта система была бы эффективнее вдвое, чем бензиновый двигатель внутреннего сгорания, и на 47 процентов — чем дизельный двигатель.

В связи с истощением ресурсов нефти и природного газа перед электрохимиками с особой остротой встала проблема повышения коэффициента полезного действия при превращении химической энергии этих видов ископаемого топлива в электрическую. Анализ показывает, что весьма реальным, хотя и трудным, решением этой задачи может стать строительство крупных электростанций, работающих на основе электрохимических генераторов — топливных элементов. Такая задача вполне может быть поставлена уже в наше время. Я не имею в виду рабочее проектирование и немедленное строительство, но вот основа для экономико-технических проработок уже имеется. Проектирование же следующая стадия. Каковы предпосылки к этому?

Дело в том, что в последние десятилетия электрохимиками созданы низко- и среднетемпературные топливные элементы с щелочными и твердыми электролитами. Мощность их невелика, и используют их пока в изделиях специального назначения. Они весьма эффективны, КПД превращения ими химической энергии топлива в электрическую весьма высок и достигает 70 процентов. Но стабильно и долго они могут работать лишь в том случае, если будут использовать чистый водород, а он, как известно, пока еще очень дорог. По чисто экономическим причинам большая энергетика не может позволить себе такой роскоши, она должна работать на дешевом топливе, ибо потребности ее слишком велики.

Тем не менее уже сейчас можно считать весьма перспективными три типа топливных элементов: один так называемый среднетемпературный (рабочая температура составляет 200—220 градусов) и два высокотемпературных (650 и 850—1000 градусов). Эти топливные элементы так же, как и те, что придут им на смену, в ближайшем будущем смогут работать на синтетических продуктах, таких, как метанол, гидразин, или на водороде, очищенном от каталитических ядов. Кстати, возможность получать дешевый и чистый водород уже просматривается, ибо в последнее время были созданы высокотемпературные электролизеры.

Итак, уже сейчас можно предположить, что будет представлять собою электростанция на топливных элементах. Это блоки батарей; система обслуживания; установки конверсии или газификации исходного природного топлива; система очистки газов. По имеющимся оценкам, общий КПД такой системы в расчете на выработку только электроэнергии составляет 35—42 процента для среднетемпературных установок и 40—50 процентов для высокотемпературных.

Между тем энергоблок современной тепловой электростанции, работающий на нефти или природном газе, имеет КПД 30—40 процентов. Таким образом, сегодня системы, работающие даже на среднетемпературных элементах, не уступают лучшим тепловым электростанциям. Высокотемпературные элементы еще более эффективны. По предварительным данным, они позволят экономить около 20 процентов топлива при выработке электроэнергии. Есть все основания полагать, что результаты эти далеко не конечны и по мере усовершенствования как самих элементов систем, так и технологий экономические показатели будут улучшаться.

Скорее всего такого рода системы найдут первоочередное применение в крупномасштабном накоплении электроэнергии для выравнивания суточных и недельных колебаний нагрузок в системах большой энергетики. Они станут как бы резервуарами — накопителями энергии, как это происходит в водохранилищах, а в нужные периоды сами станут источниками этой энергии.

Проблема использования топливных элементов становится тем актуальнее, чем большее развитие приобретает атомная энергетика, ибо АЭС особенно плохо переносят работу в переменных режимах.

Нужно в этой связи сказать, что в ряде стран станции на топливных элементах проектируют и строят в масштабах крупных национальных программ. Накапливается опыт экспериментальной эксплуатации. Например, на одной из таких станций отдельные блоки уже отработали более четырех лет, причем, по имеющимся данным, мощность систем, как находящихся в экспериментальной эксплуатации, так и проектируемых, быстро растет.

Теперь вернемся к проблеме получения водорода, который некоторые склонны считать топливом будущего, идущим на смену ископаемым его видам.

Электрохимическая наука давно уже знает некоторые способы получения этого продукта. Способы эти, однако, недостаточно эффективны по производительности, а также и по экономическим показателям. Установки дают мало продукции, да и обходятся они довольно дорого. Но вот появились некоторые надежды, позволяющие с известной долей оптимизма смотреть в будущее. Я имею в виду работы последних лет и успехи в исследованиях высокотемпературных твердых электролитов. На основе этих работ появилась возможность создать технологию получения дешевого и чистого водорода.

Как показывает изучение проблемы, высокотемпературные электролизеры целесообразно размещать неподалеку от атомных электростанций, которые в достаточной мере обеспечат теплом, водой и электроэнергией такие установки.

Науке известны и другие способы получения водорода. Таков, например, цикл на основе серной кислоты. Под действием тепла ее разлагают на воду, кислород и сернистый газ. Последний снова разлагают и получают серную кислоту и водород. Его отбирают, а серную кислоту опять разлагают с помощью электролиза. Циклы повторяют до тех пор, пока не удастся отобрать весь водород.

В связи с тем что топливно-энергетическая проблема приобретает все большую остроту, перед электрохимией возникли задачи, целью которых является не только увеличение КПД действующих систем, поиск новых эффективных аккумуляторов и источников энергии. Одна из задач состоит еще и в том, чтобы с максимальной эффективностью использовать те продукты, которые являются побочными при работе основных производств. Одного примера, вероятно, будет достаточно, чтобы получить представление о том, какие могут быть пути решения этой задачи.

Выше мы упоминали хлорное производство, говорили, что это самое крупное из электрохимических производств. Но о том, что побочным продуктом этого производства является водород, тот самый водород, который может служить отменным топливом для электрохимических источников тока, вот об этом не было сказано.

Между тем есть идеи, касающиеся того, как лучше использовать водород, выделяющийся в хлорном производстве. Отбирая его, утилизируя и превращая в топливо, как показывают предварительные расчеты, мы можем получить дополнительный источник энергии, достаточный для обеспечения электричеством и теплом жилых домов заводского поселка, детских садов и больниц, предприятий бытового обслуживания и т. п.

Электростанция на топливных элементах, работающая на водороде, выделяемом хлорным производством, достаточно выгодна в условиях отдаленных районов. Она выгодна по нескольким соображениям. Во-первых, потому, что прокладка линий электропередачи, особенно дальних, дело довольно дорогое, а во-вторых, передача энергии в химическом виде значительно дешевле, чем передача электроэнергии. При этом нужно еще учесть, что КПД электрохимических установок высок, да и экологически электрохимические источники тока не представляют опасности.

Есть и другие варианты решения задачи, например, топливные батареи, работающие на отходах угольного производства.

Я говорил уже, что есть в электрохимии устоявшиеся направления, традиционные. Кроме уже упоминавшихся производств, к традиционным относятся и многие другие. Ведь в электрохимических циклах, производятся и весь фтор, и надсерная кислота, и кислородные соединения хлора, и соединения хрома с марганцем, и некоторые органические и металлорганические соединения. Электрохимическая технология лежит также в основе процессов, дающих нам медь и цинк, свинец и магний и т. д.

В связи с истощением залежей богатых цветными и благородными металлами руд перед электрохимической наукой была поставлена задача найти способы получать эти металлы из малоконцентрированных растворов. Можно считать ее решенной. И это очень важно не только для металлодобывающей промышленности, но и для решения проблем, связанных с охраной окружающей среды.

Раз уж мы коснулись этой весьма болезненной теперь темы, позволю себе несколько слов сказать о том, какие надежды можно возлагать здесь на электрохимию. Как известно, системы, вырабатывающие электрическую и тепловую энергию, несут в себе тайную или явную опасность живому миру. Уровень опасности от различных энергетических установок неодинаков, но опасность существует, хотя и предпринимаются соответствующие защитные меры. Электрохимические источники в этом смысле могут считаться исключением в той же примерно степени, как если сравнивать аккумулятор с двигателем внутреннего сгорания. Невидимые глазу, бесшумные и бездымные процессы вырабатывают источники энергии и саму энергию в наших установках. Более того, электрохимия и сама может прийти на помощь живой природе, защитить ее там, где никто не сумеет защитить. Дело в том, что вредные вещества чаще всего находятся в смеси с веществами безвредными. Электрохимическими способами можно разрушать такие соединения, извлекая из них вредоносные компоненты, либо разрушать их структуру. Такие установки уже достаточно эффективно работают в разных отраслях промышленности.

Рассказывая о прошлом, настоящем и будущем науки, в которой я многие годы работаю, говоря о прикладном ее значении, о том, как укрепилась она, как продолжает набирать силы, а набрав, двигаться по новым направлениям, считаю нужным вкратце познакомить читателя еще с одной немаловажной областью, в которую проникает электрохимия. С нею тоже связаны немалые надежды, причем достаточно обоснованные. Я имею в виду преобразование солнечной энергии в химическую или электрическую, но преобразование не через каких-то посредников, с которыми всегда связаны избыточные потери, а напрямую.

Проблема эта хотя и сложная, но, согласитесь, очень привлекательная. Добавлю, что в принципе такое прямое преобразование энергии возможно, и это можно считать доказанным, хотя практические результаты очень незначительны. Пока что коэффициент преобразования всего лишь 1—3 процента. Но ведь все-таки получилось!

С помощью электрохимического процесса, используя энергию не ископаемого топлива, а солнца, можно, оказывается, получать водород и кислород. Понятно, говорить о какой-либо экономической эффективности преждевременно. В этом смысле более уместным было бы говорить об отрицательном экономическом эффекте. Но разве мало примеров знает история развития науки, когда еще менее значительные на первых порах результаты давали затем могучий импульс движению человеческой мысли. Отрицательный результат полезен тем, что предупреждает последующих исследователей не ходить этим путем, а искать новый. В нашем случае получен хотя и скромный, но все же положительный результат. Значит, нужно двигаться дальше.

Задача теперь — отыскать новые электроды, а точнее, материал для них, но такой, чтобы был он недефицитен, дешев, обладал бы достаточной коррозионной стойкостью и наилучшей для солнечной радиации спектральной областью поглощения. Как видите, задача в известной степени определилась, а это вселяет надежду, что со временем удастся ее решить. Кстати, поиски материалов, обладающих оптимальными характеристиками в условиях различных технологических процессов, и приготовленные из них электроды — центральная проблема во всей электрохимической технологии.

Размышляя о путях развития как теоретической, так и прикладной электрохимии, о тех жгучих проблемах, которые ставит жизнь, нельзя не подумать о том, как велики еще резервы и возможности. Нельзя не подумать и о том, что не всегда еще прикладная электрохимия идет путем, который освещается прожектором теоретической науки, а потому путь этот становится в иных случаях непозволительно долгим.

Сила науки в непрерывном творческом взаимодействии ее теоретических и прикладных разделов. Весь опыт жизни науки показывает, что отсутствие такого взаимодействия одинаково пагубно влияет на их прогресс. Без ориентации на достижения фундаментальной науки невозможно обеспечить быстрое движение вперед по пути технического прогресса, да и сам прогресс, если его удается достигнуть, становится слишком дорогим и малоэффективным. В свою очередь, уход от решения задач, выдвигаемых практикой, неизбежно приводит к измельчению теоретических исследований. Лишенная питательной среды теория неизбежно вырождается и превращается в «вещь в себе». В связи с этим уместно вспомнить слова известного электрохимика прошлого века В. Оствальда, который, рассматривая задачи теоретических исследований, писал: «Любая самая отвлеченная наука видит оправдание своего существования в надежде оказаться полезной человечеству в качестве науки прикладной».

XXVI съезд КПСС поставил перед отечественной наукой, в том числе перед электрохимией, новые крупные задачи. В свете этих задач и предстоит действовать, объединив усилия специалистов, работающих в области теоретической и прикладной электрохимии.

Освоение земных недр (Академик Соколов Б.)

История цивилизаций неразрывно связана с использованием естественных ресурсов и прежде всего богатств земных недр. Казалось бы, эта мысль не требует пояснений, но мы далеко не всегда осознаем, что комфорт наших жилищ и городов, энергетика промышленности и тепло домов, все виды связи и транспортные средства на земле и в воздухе, способы поддержания плодородия земли, получения, переработки, хранения и доставки продовольствия и даже предметы искусства и ремесел берут свое начало от даров и сил природы, использованных с той или иной степенью их знания, умения и расчетливости. Поиски путей совершенствования в этом привели человечество к рождению особой сферы деятельности — науки, и ее роль как производительной силы общества неуклонно возрастает.

Рассказывает академик Борис Сергеевич Соколов

В докладе Л. И, Брежнева XXVI съезду КПСС и принятых съездом «Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1981 — 1985 годы и на период до 1990 года» вопросы развития науки и ускорения технического прогресса занимают важное место. От съезда к съезду мы видим усиливающееся внимание к науке, к ее достижениям, к ее роли в народнохозяйственном и социальном развитии страны, к укреплению научного потенциала, направлениям его реализации, к практической эффективности научных разработок, «... наука должна быть постоянным «возмутителем спокойствия», — сказал Леонид Ильич. Понятно, что стоит за этими словами: убежденность в силе науки, призыв к ее наступательной активности, вера в ее неиссякаемые возможности. Долг ученых — оправдать эти надежды, правильно определить пути развития науки, умело сконцентрировать силы на этих путях.

Легко ли это сделать? Конечно, нет, Поле науки чрезвычайно многолико. Подлинная научная мысль находится в постоянном поиске, и вместе с тем совершенно ясно, что жизнь требует быстрой и конкретной реализации этой мысли. На Академию наук возложена прямая ответственность за развитие исследований в фундаментальных направлениях науки, за теоретические исследования, за исследования, сокращающие дистанцию между наукой и ее практическим эффектом. Темпы технического прогресса во все большей мере зависят от результатов фундаментальных исследований. Ускорять и углублять эти исследования — главная задача Академии наук, главная она и для наук о Земле, для наук геологического цикла.

Мы с законной гордостью утверждаем, что наша страна полностью обеспечена собственными ресурсами всех видов минерального сырья.

Достижение такой независимости сродни подвигу. Вспомним, что до революции геологически было изучено чуть больше 10 процентов территории России. Россия ввозила из-за границы около половины добывавшихся тогда минеральных веществ: уголь — из Англии, фосфориты — из Алжира; добывала горной продукции в 20 раз меньше, чем США, в 10 раз — чем Англия, в 5 раз — чем Германия. В 1929—1930 годах существовало единственное государственное геологическое учреждение — Геологический комитет, а вся академическая наука к тому времени располагала всего лишь Геологическим музеем АН СССР в Ленинграде...

Сегодня СССР занимает ведущее место в мире по разведанным запасам природного газа, железных и марганцевых руд, руд цветных металлов, угля, калийных солей, фосфатного сырья и ряда других полезных ископаемых. По данным Министерства геологии СССР, подготовленные в стране запасы минерального сырья обеспечивают развитие добычи, намечаемой до 1990 года.

Значит ли это, что геология уже выполнила все стоящие перед ней задачи? Безусловно, нет. В Отчетном докладе Л. И. Брежнев сказал: «Сегодня, заглядывая вперед на пять, на десять лет, мы не можем забывать, что именно в эти годы будет закладываться и создаваться народнохозяйственная структура, с которой страна вступит в двадцать первый век». В полной мере эти слова относятся и к минерально-сырьевой базе, которая является фундаментом экономики и народного хозяйства.

Добыча полезных ископаемых во всем мире растет высокими темпами. По оценкам энергетиков Организации Объединенных Наций, спрос на важнейшие виды сырья к концу века возрастет в 2—5 раз. А ведь все эти природные ресурсы, так стремительно потребляемые человечеством, невосполнимы, они могут быть рано или поздно исчерпаны.

Вместе с тем долгосрочное перспективное планирование развития народного хозяйства требует непрерывного прироста запасов, хорошо обоснованных прогнозных оценок, глубоких экономических расчетов. Поэтому и сегодня в полной силе остается требование, сформулированное полвека тому назад, — геологоразведочные работы по своим темпам должны значительно опережать развитие промышленности с целью заблаговременной подготовки минерального сырья. Этот тезис великолепно обосновал 50 лет назад Серго Орджоникидзе, сказав, что геологи могут обогатить страну, но они же могут ее и разорить.

Именно требование опережающего поиска привело в свое время к полной перестройке геологической службы и к резкому расширению научно-исследовательских работ в области геологии, геофизики, геохимии и горного дела.

Новая социально-экономическая, оборонная и международная политическая ситуация ставит перед нами и новые проблемы, новые цели. Материально-сырьевые и особенно топливно-энергетические ресурсы по-прежнему одна из основ нашего могущества и процветания. Вместе с тем мы должны полностью отдавать себе отчет в том, что полезные ископаемые перестают быть легкой и всегда крупной добычей. Более доступные залежи и месторождения-гиганты неизбежно будут приближаться к своему исчерпанию. Необходимо проникать все глубже в земные недра (а это труднее, чем в космос), осваивать новые регионы нашего Севера и Востока, акватории шельфа и Мирового океана, открывать новые типы месторождений, полнее и точнее узнавать региональную геологическую ситуацию, глубже вскрывать закономерности формирования и размещения минеральных месторождений, резко повышать комплексность и полноту извлечения полезных ископаемых, особенно нефти.

Следовательно, перед горно-геологическими науками и отраслями горно-геологической промышленности сохраняются прежние задачи, но их решение требует качественно новых знаний, технических и исследовательских средств, больших капитальных вложений. Вновь необходимо не постепенное, а быстрое техническое перевооружение, подлинно комплексное освоение недр и всех полезных компонентов месторождений, резкое повышение производительности труда во всех видах исследований и в самой горной промышленности.

Теперь особенно ясно, насколько односторонне было начавшее складываться некоторое время тому назад представление, что геологи (особенно такие, как поисковики-съемщики, страхи-графы и палеонтологи, литологи и геохимики, рудники-теоретики, региональные тектонисты, угольщики, поисковики-нефтяники и др.) уже сыграли свою роль и теперь в выявлении и освоении залежей полезных ископаемых основную роль будут играть буровая техника, разведочная геофизика, аэрокосмические методы «просвечивания» территории. Эти средства резко усиливают традиционные методы геологии, значительно укорачивают (но не удешевляют) путь к полезным компонентам, заключенным в земной коре. Но ведь это именно средства, инструменты, которые могут стать эффективными, только если попадут в умелые руки, если их использование будет опираться на качественно новые знания о строении земной коры, о происходящих в ней процессах на территории Советского Союза и окружающих акваторий.

Основа для этого — комплексная крупномасштабная геологическая съемка, картографические и другие региональные обобщения, охватывающие геологически целостные области страны и раскрывающие закономерности происхождения и концентрации полезных ископаемых.

Синтезом геологических знаний является геологическая карта или, лучше сказать, карты разных масштабов — геологические, тектонические, литолого-палеогео-графические, магматических и метаморфических формаций, гидрогеологические, инженерно-геологические, металлогенические и любые другие специализированные и прогнозно-оценочные по различным видам полезных ископаемых.

Советская геологическая картография, в первую очередь обзорная, достигла необычайных успехов и увенчалась созданием целого ряда шедевров мирового значения, удостоенных самых высоких оценок, советских и международных наград. Колоссальный успех имела планомерная государственная геологическая съемка территории страны, начавшаяся полвека тому назад реорганизованной геологической службой СССР. Без этой работы было бы невозможно создать прочную базу обеспечения народного хозяйства страны минеральным сырьем. Геологическая съемка потребовала огромных средств и привлечения крупных научно-исследовательских сил ведомственных и академических учреждений. На первом этапе (в 30-е годы) были выполнены съемки главным образом в масштабе 1:500 000 (в 1 см — 5 км), а на втором, послевоенном этапе (в 50-е и 60-е годы) — в масштабе 1:200000 и 1:100000 (в 1 см — 2 км и 1 км).

В настоящее время мы вплотную подошли к следующему этапу — крупномасштабного регионального геологического изучения страны (в масштабах 1:50 000 и 1:25000). Выборочно, по важнейшим горнопромышленным районам, такая съемка ведется давно и уже дала важные результаты. Но в целом этого недостаточно.

Степень геологической изученности различных регионов страны, особенно ее северных и восточных областей, весьма неравномерна. Предстоит существенно расширить комплексные геологические работы по Восточной Сибири, Дальнему Востоку и Северо-Востоку, зоне БАМа, всему арктическому региону. Объектом огромного научного и народнохозяйственного значения становится северный и дальневосточный шельфы, требующие использования совершенно новых исследовательских средств — транспортных, технических, аппаратурных.

«Основными направлениями» предусмотрено ускоренное развитие работ по геологическому изучению территории страны, увеличение разведанных запасов минерально-сырьевых ресурсов.

Для СССР это не тривиальная задача. Речь должна идти о принципиально новом уровне крупномасштабного геологического, геофизического, геохимического и, конечно, горно-экономического изучения территорий и акваторий СССР, изучения, нацеленного на локальный прогноз и оценку общих перспектив страны в области долгосрочного обеспечения нашей экономики всеми видами минерального сырья.

Эта задача, будучи поставленной как государственная, не тривиальна и потому, что территория СССР — это фактически часть света, гигантский фрагмент геосферы со всем комплексом структурных и вещественных особенностей коры и мантии Земли, позволяющим ставить и решать проблемы планетарной геологии. В этом смысле нам не грозит голод от недостатка в природных источниках информации. Но мы тем не менее испытываем голод в точности и детальности геологических наблюдений, в повышенной точности различных видов измерений и изучения вещества. Нам недостает быстродействующих средств обработки материала; часто негде хранить различные банки геологической информации, в том числе бесценные коллекции наших музеев (имеющиеся же места хранения труднодоступны). Отсутствие детальной информации отрицательно сказывается на локальном и региональном прогнозах, на поисках и оценке запасов полезных ископаемых.

В резко повышенной точности региональных и глубинных геологических данных нуждается сейчас не только практическая (экономическая), но и теоретическая геология, которой надо решительно отходить от привычного схематизма. Какую бы сферу геологии ни взять (стратиграфия, тектоника, литология, петрология, магматизм и т. д.), везде мы сейчас испытываем острый недостаток в полноте и точности самых детальных конкретных наблюдений, измерений и аналитических данных. Потребности теоретической и экономической геологии смыкаются здесь теснейшим образом.

Геология давно дифференцировалась на множество наук и направлений. Особенно стремительное развитие получили те из них, которые возникли на стыке со смежными — физикой и математикой, химией и биологией. Обогатив геологию своими методами и идеями, они сами получили от нее историзм, представление о длительности и направленности глобальных процессов.

Возникшие синтетические науки — геофизика, геохимия, палеонтология, палеогеография, математическая геология и другие, — в свою очередь, сами дифференцировались и ныне образуют обширную область знания о Земле. Но и это еще не дает полного представления о месте, занимаемом в современной науке геологией, поскольку результаты ее фундаментальных исследований, устанавливаемые в ходе них закономерности берутся на вооружение горной наукой и горной промышленностью, экономикой минерального сырья. Одна их часть — база прогнозирования и определения запасов минерального сырья. Другая — основа прогнозирования стихийных явлений и защиты от них людей.

В «Основных направлениях» экономического и социального развития страны на предстоящее десятилетие перед горно-геологическими науками поставлены ответственные задачи, требующие для своего решения интенсивных исследований, как фундаментальных, так и прикладных. Среди них изучение строения, состава и эволюции Земли, биосферы, Мирового океана, включая шельф, с целью рационального использования их ресурсов, совершенствования методов прогнозирования погоды и других явлений природы, повышения эффективности мероприятий в области охраны окружающей среды, развитие экологии. С этими задачами тесно связано предусмотренное решениями съезда изучение и освоение космического пространства в интересах развития науки, техники и народного хозяйства.

Я остановлюсь лишь на тех комплексных проблемах или областях исследований, которые образуют основные направления развития геологических наук, связанных с изучением твердой оболочки Земли.

Если сама геология есть первооснова научного подхода к овладению недрами Земли, то первоосновой геологии является геохронология (геологическое летосчисление), которая, в свою очередь, зиждется на достижениях палеонтологии и стратиграфии.

То, что окружающий нас мир организмов возник не вдруг, а в результате длительного развития, знает каждый. Не напрягая воображения, легко представить, что это развитие привело к бесконечному многообразию животных и растений, населяющих сушу и воды планеты с исключительным разнообразием их жизненных обстановок. Современному читателю нетрудно представить и то, что природа немало потрудилась над тем, чтобы стереть многие картины и памятники эволюции, разбить весь эволюционный процесс на звенья, связать которые так же сложно, как восстановить древний манускрипт из обрывков страниц, рассеянных по всему миру.

Занимается этим палеонтология — наука о живых существах прошлых геологических эпох, истории их развития. Достижения ее огромны. Она представила нам удивительный мир исчезнувших с лика Земли древних животных и растений (в различных скелетных остатках, отпечатках, следах и реконструкциях), установила реальную последовательность в смене жизненных форм и жизненных сообществ, создала тот палеобиологический фундамент, без которого не могла бы сформироваться теория эволюции со всеми ее направлениями.

Необратимый ход эволюционного процесса был использован геологией для создания геохронологической шкалы, — конечно, шкалы относительного времени с биологическими точками отсчета, позволившими физически (материально) документировать ход времени, определить последовательность геологических и биологических событий прошлого, направленность и необратимость геологического процесса в целом. В этом остроумном синтезе время перестало быть абстракцией, перестало быть оторванным от материального мира, от геологического пространства. Сама геология стала наукой исторической, то есть наукой в строгом смысле.

Стратиграфия — раздел геологии, занимающийся изучением последовательности напластований и закономерностей сопоставления (корреляции) этих напластований во всем объеме слоистой оболочки Земли (стратисферы), — приобрела значение базиса геохронологии.

Таким образом, палеонтология и стратиграфия вместе создают тот геохронологический фундамент геологии, без которого были бы немыслимы все виды геологической картографии, сопоставление расположенных в разных местах земного шара продуктивных геологических формаций, прогнозирование полезных ископаемых, восстановление древних природных условий...

Уровень геологической культуры любой страны вообще определяется состоянием ее стратиграфической базы. Поэтому значительным событием явилось завершение многолетней работы наиболее квалифицированных специалистов Академии наук СССР, Министерства геологии СССР и вузов по подготовке «Стратиграфического кодекса СССР» и его издание большим тиражом. На основе длительных научных исследований и огромного практического опыта выработан единый свод правил и научных критериев, определяющих геохронологическую базу государственного геологического картирования, поисков полезных ископаемых и проведения различных геологических работ на территории СССР. Работы в области комплексной стратиграфической корреляции (то есть по сопоставлениям близких по возрасту, но разнообразных по происхождению геологических формаций) принадлежат к тем фундаментальным работам, использование которых практикой может дать многомиллионную экономию средств (хотя бы за счет сокращения бурения на базе более точных прогнозов).

Идеи и новые возможности межконтинентальной и глобальной корреляции (сопоставления) с удивительной быстротой захватили воображение геологов, геофизиков и геохимиков многих десятков стран и привели к созданию Международной программы геологической корреляции (МПГК), значительно потеснившей и перекрывшей в той или иной мере другие международные геологические проекты и программы. Она оказала исключительное влияние на создание новых форм международной кооперации усилий геологов и на формирование национальных геологических проектов, эффективность которых резко возросла благодаря использованию мирового опыта и мировых данных. Советские исследователи принимают участие в разработке 33 проектов МПГК и шесть из них возглавляют.

Крупнейшее достижение советской стратиграфии за последние годы — разработка межконтинентальной корреляции геологических образований верхнего докембрия (более миллиарда лет), которая расширила рамки точно датированной по времени геологической истории земной поверхности почти в три раза.

Сейчас принята первая комплексная программа палеонтологического и стратиграфического изучения верхнего докембрия на территории нашей страны. В рамках этой программы в 1978 году в Беломорском регионе, а в 1981 году в низовьях реки Оленек, была открыта самая богатая в мире фауна бесскелетных животных позднего докембрия (вендская система).

Докембрий и его изучение вообще становятся в настоящее время одной из важнейших и ведущих проблем геологии — не случайно ему были посвящены специальные доклады на юбилейной сессии в честь 250-летия Академии наук СССР. За полтора века существования классической геологии сложилось представление, что главным этапом в истории Земли был так называемый фанерозой, включающий кайнозойскую, мезозойскую и палеозойскую эры и длившийся около 570 миллионов лет. Все, что древнее палеозоя, долго считалось «доисторическим» временем, ранним и трудно расшифровываемым этапом развития земной коры.

Теперь положение резко изменилось — докембрий привлекает огромное внимание специалистов целого ряда наук о Земле и жизни. Этому есть много оснований. Прежде всего докембрий как планетарное явление изучен гораздо хуже, чем фанерозой, хотя по продолжительности он превышает его в семь раз: начало докембрия отстоит от нас по крайней мере на 4 миллиарда лет! В нем следует искать истоки сложившейся неоднородности земной коры. В докембрии обнаружены следы и непосредственные остатки живых систем — бесспорно, пока самые древние во вселенной. Появление этих систем должно было коренным образом изменить весь ход геохимических процессов.

Из глубокого докембрия берут начало магматические процессы, с ним связаны различные концентрации руд важнейших металлов: железа, свинца, цинка, меди и никеля, например, такие, как железорудные провинции Кривого Рога и Курской магнитной аномалии, медистые песчаники Удокана. На сегодня преобладающая часть мировых запасов рудного сырья сосредоточена в докембрийских толщах — и это несмотря на его относительно малую изученность!

Трудно не присоединиться к словам академика А. Сидоренко: «В настоящее время на базе успехов фундаментальных наук рождаются новые знания о нашей планете. И в этом развитии новой геологии, нам представляется, ведущую роль будет играть изучение докембрия как главной, определяющей составной части и геологической истории, и геологического пространства земной коры континентов».

Используемые человеком ресурсы Земли в основном связаны с литосферой — наружной каменной оболочкой, и ее своеобразной подстилкой, венчающей мантию Земли. Особое же значение для концентрации полезных ископаемых имеет слоистая часть литосферы — так называемая стратисфера.

Структурно и вещественно стратисфера, как и литосфера в целом, многолика, различна в пределах континентов и Мирового океана, разновозрастна и мозаична. Но она пронизана единством непрерывного биогеохимического и геодинамического процесса, связавшего физическую, химическую и биологическую формы движения материи в целостное планетарное явление.

В последние годы советские ученые провели крупные исследования, обобщив огромный материал по древнему и современному осадкообразованию. Наиболее интересные работы проведены в Тихом океане, завершившиеся построением различных карт, в том числе характеризующих распределение отдельных компонентов осадков в этом регионе. Изучение осадочного процесса переведено на язык цифр, что придает ему объективный количественный характер.

Подобные исследования выполнены также в Черном, Каспийском, Аральском, Японском, Белом морях и в крупных озерах — Ладожском, Онежском, Балхаше. Благодаря всем этим работам советская литология приобрела огромный оригинальный материал для всестороннего качественного и количественного изучения осадочного процесса в глобальном масштабе.

На повестке дня — изучение осадочной оболочки Мирового океана и шельфовых морей. До недавнего времени эти области были если не «белыми пятнами» в геологии, то, во всяком случае, малодоступными для исследователей. Ничтожное проникновение в толщу донных осадков и драгирование приносили информацию, которая почти не интересовала геологов и имела значение для весьма специфического круга специалистов (седиментологов, гляциологов, климатологов, ландшафтоведов и некоторых других).

Положение коренным образом изменилось с созданием судна «Гломар Челленджер», приспособленного к глубоководному бурению. Добыча точных фактов о строении и веществе океанского дна и новых геофизических сведений дала геологам более ясное видение осадочной оболочки, скрытой под акваториями. То, что она неоднородна (особенно в шельфовой зоне), мы знали и раньше. В одних случаях это спокойное прямое продолжение осадочных плит типа Западно-Сибирской в океан, в других — это области с более или менее своеобразной историей (например, в Баренцевом море), в-третьих — это зоны, обязанные своим рождением вулканическим процессам вроде тех, что по окраинам Тихого океана, и т. д. Но теперь мы получили более цельное, хотя отнюдь не детальное, представление о всем чехле океанических областей. Мы подошли к оценке различных факторов, влияющих на процесс нефтегазообразования в этих областях. Резко расширились наши знания об условиях формирования руд океанического ложа, о закономерностях образования содержащих металл россыпей в околоокеанических шлейфах и в дельтах рек.

Нет сомнения, что океан и шельфовые моря должны стать объектом самого пристального комплексного исследования. Диктуется это не только фундаментальными интересами науки, но и практикой, так как здесь сосредоточены ресурсы углеводородов и рудных полезных ископаемых. Не случайно эта задача — в числе важнейших в «Основных направлениях».

Литосфера, о которой мы вели сейчас речь, — это собственно земная кора плюс верхняя часть мантии Земли (ее верхняя твердая оболочка). Ниже лежит (по предположениям, базирующимся на данных геофизики) своеобразный слой (так называемая астеносфера) с резко отличными свойствами — пониженной прочностью и повышенной текучестью при больших напряжениях. Он определяется под океанами на глубине 50—60 километров, под материками — на глубине 120—130 километров. В этом слое, в его неоднородности скрыты тайные пружины многих перемещений земной коры.

Длительное время основным объектом изучения была литосфера континентов, занимающих, как известно, около трети поверхности Земли, но зато геоисторически «просматриваемых вглубь» на 4 миллиарда лет. 70-е годы нашего столетия были отмечены возросшим вниманием к ложу Мирового океана. Результаты напряженных геолого-геофизических исследований, успехи глубоководного бурения заставили по-новому взглянуть на динамику литосферы, особенно под океаном.

В период действия международного десятилетия «Геодинамический проект» бурное развитие получила новая концепция глобальной тектоники планеты — тектоника плит. В ее основе лежит представление о том, что земная кора разбита на огромные блоки (плиты), которые перемещаются горизонтально, «скользя» по астеносфере. Например, то, что центральная зона Атлантики есть результат раздвижки литосферных плит, уже не вызывает сомнений. Точнейшими геодезическими наблюдениями установлено, что горизонтальные перемещения крупных блоков происходят и в наше время.

Быстро развивающаяся новая теория многими принималась без каких-либо ограничений как принципиально новая концепция, революционизирующая всю геологию. Другие были более осторожны и даже просто скептичны. Но не подлежит сомнению, что за всю историю геологии ни одна из глобальных геологических концепций не захватывала столь сильно воображение ученых и не оказывала столь значительного и быстрого влияния на развитие геологических наук.

Дискуссии не утихают и теперь. Кроме горизонтальных перемещений, так хорошо «вписывающихся» в теорию плит, известны ведь и следствия чисто вертикальных и складчато-глыбовых движений земной коры — именно так образовались, например, Саяно-Алтайская горная страна и Тянь-Шань и глубоководные впадины — Черное море, юг Каспия, впадины наших дальневосточных морей. И в современной геологии продолжают существовать теории, в которых главная роль отводится вертикальным движениям. Для полного понимания глобальных тектонических процессов необходимо в дальнейшем всесторонне проверить все факторы и гипотезы.

И нерешенные вопросы теоретической геологии, и нужды практики в прогнозных поисках полезных ископаемых требуют проникновения в недра Земли на все большие глубины. Именно по этой причине в СССР в пятилетний план на 1980—1985 годы и далее впервые включена широкая программа геолого-геофизических исследований глубинного строения континентальной земной коры с помощью глубокого и сверхглубокого (6—8 и 10—15 километров) бурения. Такие программы осуществляются также в США (где имеется скважина Берта Роджерс — до недавнего времени самая глубокая в мире, почти 9590 метров) и в ряде других стран.

Бурение сверхглубоких скважин, как и исследования космоса и океанических глубин, является показателем уровня научных и технических возможностей государства. В реализации нашей программы принимают участие более 130 научно-исследовательских и конструкторских организаций Мингео СССР, АН СССР, горнодобывающих и машиностроительных ведомств, высшей школы. Экспериментальная Кольская скважина уже достигла к 5 ноября 1981 года отметки И километров.

Советская буровая техника, созданная на знаменитом «Уралмаше», с честью выдерживает трудный экзамен — проходку скважины в условиях высоких давлений и температур (на глубине 11 километров давление достигает 1200 атмосфер при температуре 200 градусов на забое).

Впервые в мире мы получили уникальную возможность изучить более чем одиннадцатикилометровый разрез континентальной земной коры, проверить не по косвенным данным, а по веществу керна и прямым измерениям многие традиционные модели и представления геологии (и не все они выдержали эту проверку). Кольский эксперимент дал много нового, например, для теории рудообразования. До него ученые пытались определить, как образовались руды, по существующим залежам полезных ископаемых. Теперь получена возможность прямых наблюдений за происходящими процессами. Оказалось, что в глубинах Балтийского щита по зонам тектонических нарушений циркулируют сильно минерализованные растворы, содержащие бром, йод и другие. Таким образом, континентальные плиты — арена активного рудообразования.

Освоение земных недр

Кольская сверхглубокая скважина — новая страница научно-технического прогресса в изучении Земли. Но она уже не единственная. Вторая сверхглубокая скважина (Саатлинская) бурится в Азербайджане. Она уже достигла глубины 7,5 километра. За ней последуют такие же скважины в основных нефтегазоносных провинциях и главных рудных районах страны, в первую очередь в Западной Сибири и на Урале.

Но нельзя забывать, что это требует значительных материальных вложений. Отсюда вытекает необходимость строгости научных обобщений, полноты использования получаемого при бурении кернового материала, тщательной обоснованности программ бурения, совершенствования геофизических методов обнаружения и оконтуривания залежей полезных ископаемых, прежде всего углеводородов.

Важнейшим новым направлением в изучении земной коры, ее глобального тектонического рисунка, крупных региональных элементов, так же как и в поисках зон оруденения, скоплений углеводородов и т. п., стала современная методика дистанционных исследований, использование специальной авиации и космических спутников. Эта методика широко была использована при составлении недавно законченной карты разломной тектоники СССР (работа осуществлялась совместно АН СССР и Мингео СССР). Новые, комбинированные способы изучения с привлечением, если так можно выразиться, космического просвечивания структур Земли, вплоть до архейского фундамента, позволили выявить такие черты в лике Земли, которые все сильнее сближают ее с ликом Луны и планет солнечной системы.

Сверхглубокое бурение в комплексе с геолого-геофизическими методами и космическим просвечиванием становится мощным инструментом получения новых знаний и увеличения разведанных запасов минерально-сырьевых ресурсов.

В настоящее время во всем мире складывается совершенно острая экономическая и политическая ситуация, в центре которой находятся ближайшие и дальние перспективы развития мировой экономики, связанные с глобальными углеводородными ресурсами. Советский Союз вышел на первое место в мире по добыче нефти и обладает хорошими перспективами, обеспечивающими его экономический и оборонный потенциал. Но такое положение не означает безграничную устойчивость этого потенциала; более того, именно мировая ситуация требует напряженной работы по приросту запасов нефти и газа уже сейчас. Мы должны готовиться к освоению новых районов, более глубоких зон нефтегазонакопления, новых типов месторождений, к резкому повышению эффективности извлечения нефти и газа из разрабатываемых месторождений.

Исследованиями по прогнозам поиска и извлечения нефти и газа занимается мощный отряд ученых трех министерств (геологии, нефтяной и газовой промышленности) и, конечно, Академии наук. Успехи советских ученых-нефтяников широко известны. В первую очередь это работы, приведшие к открытию и освоению известной Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, месторождений акваторий Каспия и Прикаспийской впадины, а также установлению нефтегазоносности Восточной Сибири и шельфовых морей Севера.

Особое место в топливно-энергетическом балансе страны занимают ресурсы Западной Сибири. «Добычу нефти и газа в Западной Сибири, их транспортировку в европейскую часть страны, — отмечал в своем докладе на XXVI съезде партии товарищ Л. И. Брежнев, — предстоит сделать важнейшими звеньями энергетической программы одиннадцатой, да и двенадцатой пятилеток». Темпы развития Западно-Сибирского нефтегазового комплекса не имеют аналогов в мировой практике: промышленная добыча началась здесь в 1964 году, а к 1985 году намечено получить здесь более половины всего количества нефти и газа, добываемого в стране.

Поскольку темпы разведки должны намного опережать темпы добычи, то ясно, каких серьезных усилий требуют геологоразведочные работы в Западной Сибири. Тем более что блестящие победы геологов в Сибири сопровождались и некоторыми отрицательными явлениями. Появилось, в частности, заблуждение, будто геологи, как исследователи, свою роль в Сибири в основном сыграли, открыв все, что могли открыть, обеспечив государство сырьем на долгие годы, и в области энергетики будущее принадлежит энергетике атомной.

Эти выводы, разумеется, пока преждевременны. Теперь, когда многие нефтяные месторождения типа Самотлора уже обнаружены и эксплуатируются, поиски новых запасов становятся все сложнее и настоятельно требуют разработки серьезных научных проблем. Среди таких проблем — оценка нефтегазоносности месторождений нового типа, например, так называемой Баженовской свиты, сложенной тонкозернистыми породами — глинами и аргиллитами. Здесь пока что больше вопросов, чем ответов. Где на громадных площадях распространения этой свиты искать залежи нефти? Как происходит ее движение по этим, в общем слабопроницаемым, породам? Какой должна быть оптимальная технология получения притока из пластов?

В Восточной Сибири геологоразведочные работы встречаются с иными трудностями. Традиционные методы геолого-геофизических исследований здесь зачастую непригодны, так как вмещающие нефть породы спрятаны под траппами (лавовыми полями), соленосными толщами, под мощным слоем многолетней мерзлоты.

Текущие и ближайшие нужды нефтегазовой промышленности (а они при уже названных темпах ее развития также постоянно умножаются) обеспечивает сильная отраслевая наука — институты, лаборатории и экспедиции Мингео, Миннефтепрома и Мингаза СССР. Но перспективные научные проблемы, о которых идет речь, требуют либо отвлечения какой-то части этих сил от текущих плановых программ, либо привлечения новых сил и создания более устойчивой базы в теоретических и долгосрочных прогнозных разработках. Отдавая должное этой срочной и сложной задаче, журнал «Советская геология» (орган Мингео СССР) недавно писал, что «в первую очередь следует уделить больше внимания дальнейшему развитию и совершенствованию фундаментальных основ нефтяной геологии как научной базы количественного прогноза нефтегазоносности территории», что «настало время интенсивной научной оценки нефтегазоносности глубоких и сверхглубоких недр территории СССР».

Показательно в этом смысле постепенное изменение взглядов на нефтегазоносность Сибири. До последнего времени все основные месторождения нефти и газа были открыты здесь в лежащих сравнительно неглубоко мезозойских отложениях. По мнению ряда сибирских геологов, возглавляемых академиком А. Трофимуком, не менее перспективны и более древние и глубокие отложения — палеозойские, возраст которых превышает 300 миллионов лет, и рифей-вендские с возрастом 600—700 миллионов лет. Правильность этих прогнозов подтвердили первые глубокие скважины, пройденные на юге Западно-Сибирской плиты и в Восточной Сибири.

В одиннадцатой пятилетке планируется развернуть поисковые и разведочные работы на нефть в юрских, палеозойских и позднедокембрийских отложениях.

О нефтегазоносности сверхглубоких недр следует сказать особо. Выступая на упомянутой юбилейной сессии Академии наук СССР, академик А. Сидоренко в своем докладе подробно остановился на содержании углеводородов в древних, докембрийских толщах. Замечено, что при резких изменениях давления (скажем, в зонах разломов или пря тектонических нарушениях) из таких толщ выделяются газообразные углеводороды — метан, этан, пропан и другие. Это явление было названо «углеводородным дыханием», оно распространено достаточно широко, чтобы считать его не частным, а глобальным. Отмечено оно и при бурении Кольской сверхглубокой скважины.

На одиннадцатую пятилетку запланировано форсированное развитие добычи газа. Из этого следует, что еще более высокими темпами должны идти поиск и разведка новых месторождений. Большой интерес представляет собой и так называемый «твердый газ». Это новое явление было открыто сибирскими учеными несколько лет назад. Состоит оно в том, что в условиях вечной мерзлоты, при низких температурах и высоких давлениях углеводороды способны образовывать с водой особые твердые соединения — газогидраты. Большие месторождения твердого газа открыты в Якутии. Показано, что процессы гидратообразования, широко распространенные на подводных территориях, приводят к сохранению и накоплению углеводородов в придонных слоях шельфа. (Раньше считалось, что такое накопление невозможно и что углеводороды выделяются в виде газа в морскую воду.)

Принятый курс на сокращение нефти в топливно-энергетическом балансе страны определяет наряду с увеличением добычи природного газа и повышение роли угля. Перед геологами стоит задача — расширить и укрепить сырьевую базу угольной промышленности в европейской части страны, а также в Сибири, на Дальнем Востоке и в Казахстане. Среди давно привычных названий угольных бассейнов — Донбасс и Кузбасс — теперь заняли прочное место Экибастуз, Канско-Ачинский и Южно-Якутский бассейны. На очереди изучение угленосности Таймыра, становящегося более доступным благодаря появлению в наших северных морях мощного ледокольного флота.

За последние годы советские ученые провели обширный цикл исследований, охватывающий проблемы эволюции планеты в целом и ее внутреннего строения. Экспериментальные и теоретические работы принесли много новой информации о глубинных зонах Земли. Согласно последним данным ее ядро, вероятнее всего, состоит из железа с примесью легких компонентов (около 20 процентов кремния и серы). Что касается земной литосферы, то, как показали теоретические исследования, в ней возникают сильные напряжения, связанные с воздействием рельефа поверхности Земли. Они могут быть причиной горизонтальных подвижек и деформаций.

С помощью сейсмического и магнито-теллурического зондирования во многих областях земной коры на глубине 100—200 километров удалось, как уже говорилось, обнаружить астеносферный слой. Исходя из свойства астеносферы как своего рода «смазочного» слоя между литосферой и мантией Земли, геофизики разработали схему превращения горизонтальных перемещений в вертикальные, что, по-видимому, позволит в будущем лучше понять взаимосвязь движений в земных недрах.

Большое внимание уделялось также инструментальному изучению современных движений земной коры. На территории нашей страны создано более 40 геодинамических полигонов, где планомерно изучаются эти движения.

Ответственная задача геологической науки — прогноз таких грозных явлений, как землетрясения и извержения вулканов. При изучении взаимосвязи геологических, геофизических и геохимических процессов, предваряющих и сопровождающих землетрясения, удалось выявить возможные предвестники сейсмических явлений.

В сейсмологии теперь сформировалось новое направление — изучение физики очагов землетрясений. Оно включает качественные теории подготовки землетрясения и количественные модели предвестниковых явлений. Периодически выпускаются карты сейсмического районирования территории СССР, на которых показаны зоны вероятного возникновения очагов землетрясений разной силы, очерчены зоны сотрясения различной бальности, указаны частота повторяемости землетрясений и другие сведения, необходимые при жилищном и промышленном строительстве в сейсмических районах.

Особое значение приобрели эти исследования в связи со строительством Байкало-Амурской магистрали, которая на большом протяжении проходит по территориям, подверженным землетрясениям. Сибирскими учеными составлена карта сейсмичности зоны БАМа, определены расчетные баллы сейсмичности для участков сооружения тоннелей, мостов, жилых поселков. Убедительным доказательством успехов вулканологии стало предсказание времени извержения вулкана Толбачик на Камчатке в 1975 году — настолько точное, что k месту извержения заранее прибыл отряд ученых.

Сейсмические волны, распространяющиеся в толще горных пород от землетрясений, стали отличным инструментом изучения строения Земли. Академик Б. Голицын сравнивал землетрясения с фонарем, освещающим внутренность Земли. Схематично идея сейсморазведки состоит в том, чтобы по отзвукам сейсмических волн, образованным или подземным очагом, или взрывом на поверхности, определить, через какие слои и границы прошли эти волны, и попытаться по данным сейсмограмм узнать строение геологической среды.

Несмотря на то что в использовании геофизических методов достигнуты огромные успехи, они нуждаются В значительном совершенствовании. Здесь намечено вести исследование по трем направлениям. Первое — развитие теории физических основ этих методов, второе — развитие геофизической кибернетики (сложнейших методов расшифровки полученных данных и использования их для оптимизации процесса разведки). Третье направление, особенно широкое и многоплановое, предусматривает создание принципиально новых видов геофизической аппаратуры на основе достижений смежных наук.

Имеются первые опыты использования в целях изучения земной коры новых, мощных источников колебаний, таких, как вибраторы, МГД-генераторы, лазерные системы. Для оперативной передачи геофизической информации из отдаленных мест, где ведется разведка, в центры обработки требуется создание новейших систем телеметрии, в том числе с помощью спутников Связи.

До сих пор мы говорили о Земле как о сложно построенном физическом теле. Теперь посмотрим на нее с позиций химии. Материя Земли — это грандиозный набор веществ, включающий все виды горных пород и минералов, любые элементарные соединения и смеси независимо от их состояния — твердого, жидкого или газообразного, — возникшие в результате длительных или мгновенных физико-химических процессов в любой из земных оболочек. Изучение вещества Земли, различных форм его преобразования, условий этого преобразования и эволюции — задача многих разделов геологических наук: минералогии, литологии, петрологии, геохимии, металло- и вообще рудогении (то есть наук об образовании металлов и руд). В конечном счете все они направлены на совершенствование теории происхождения, закономерностей формирования и концентрации в земной коре всех минеральных месторождений.

Ведущая проблема геохимии — развитие теории рудообразования. Для этого нужны более глубокие знания об источниках рудного вещества, рудообразующих растворах, условиях переноса и концентрации рудных компонентов. На особое место поставлено моделирование процессов рудообразования, что входит в круг вообще исключительно перспективных экспериментальных исследований в области изучения земного вещества. По-видимому, настало время создания научно обоснованных моделей процессов образования скоплений углеводородов в геологоструктурных обстановках.

Чем больше мы будем знать о том, каким образом и при каких условиях элементы, рассеянные в веществе Земли, перемещаются и концентрируются, образуя залежи, которые мы называем полезными ископаемыми, тем точнее будут наши прогнозы и тем короче поиски.

В «Основных направлениях» указано на необходимость усиления геохимических методов разведки, которые в ряде случаев позволяют эффективно, с малыми затратами и в сжатые сроки выявлять по геохимическим признакам участки, перспективные для поисков тех или иных руд.

Для современного этапа развития геохимии характерны резкое повышение роли количественных методов и принципиально важное расширение объектов исследования, вплоть до мантии Земли, океана и космоса. Само собой разумеется, что все это оказалось возможным только с привлечением новой исследовательской техники, аппаратуры, новых методических разработок, с постепенным аппаратурным переоснащением наших исследовательских центров. В науку о Земле были внедрены электронная микроскопия, инфракрасная спектроскопия и другие виды спектрального анализа, рентгеноструктурного анализа, масс-спектрометрии и т. д.

Передний край в области исследования вещества во всем мире стремительно продвигается. Находиться на этом крае становится не легче, а все труднее и дороже. Мы стоим сейчас перед необходимостью более жесткой концентрации наиболее современных аппаратурных средств там, где высок уровень квалификации исследователей и где имеются благоприятные условия для создания базовых исследовательских комплексов, обеспечивающих целые группы институтов и лабораторий.

В цикле наук о Земле не очень давно, но уже прочно завоевали (как это ни парадоксально звучит) свое место такие науки, как космохимия, изучающая внеземное вещество, и планетология — своего рода космическое обобщение геологии (поскольку не существует пока раздельных венерологии или марсологии...).

Конечно, как и их «земные» аналоги — геохимия и геология, — эти науки нуждаются в постоянной увязке, постоянном обмене знаниями как между собой, так и с науками о Земле. Исследуя жизнь планетных тел, процессы, происходящие на их поверхности и в недрах, мы опираемся на доступную многостороннему анализу геохимическую модель Земли, а также на «домашние космические тела», как однажды американский профессор Р. Янг назвал метеориты.

Бурно развивающееся в наше время изучение иных планет — один из триумфов человеческого разума. Ведь каких-нибудь 100 лет назад их недостижимость, невозможность узнать, «из чего сделаны Луна и Марс», были одной из опор тезиса о непознаваемости мироздания. А сейчас мы являемся обладателями вещества Луны, которое уже достаточно хорошо изучено благодаря образцам, доставленным советскими автоматическими аппаратами и американскими космонавтами.

Советские космохимики и планетологи располагают данными об атмосфере Венеры и породах, слагающих ее поверхность. Ими составлены «геологические» (пользуясь привычной терминологией), а также космохимические карты Луны и Марса. Анализ космических фотографий показал, что на Меркурии, Марсе и Венере, как и на Земле, возможны тектонические движения, а значит, горообразования или «марсотрясения»... Но мы должны быть готовы к освоению совершенно новой фактической информации из пределов солнечной системы* и эта информация должна пасть на совершенно подготовленную почву. Вот почему так важны уже сейчас комплексные планетологические и космохимические сравнительные исследования.

Даже такая, казалось бы, чисто биохимическая проблема, как происхождение жизни, приобрела сейчас космический аспект и втянула в орбиту исследователей, кроме геохимиков, геологов, палеонтологов, генетиков, астрофизиков, еще и биохимиков-экспериментаторов. Очень важными в этом отношении должны быть тонкие исследования по вулканохимии.

Накопленные сейчас материалы свидетельствуют, что ранние стадии не только Луны, но и планет земного типа были очень похожими. Поэтому эти планеты для нас как бы модель молодой Земли, по ним мы можем воссоздать картину ранней эволюции Земли.

Вместе с тем сама наша Земля — бесценное и еще пока далеко не до конца познанное хранилище информации о жизни вселенной. Стратисфера Земли, несомненно, одно из уникальных явлений среди планет солнечной системы. Геологи, геофизики, геохимики, палеобиологи подходят к ее изучению с разных точек зрения, черпая из нее самую разнообразную информацию, а для человечества она главный источник энергетических и минеральных ресурсов. Стратисфера должна привлечь особое внимание и как «конденсатор» истории былых биосфер планеты, функционировавших на протяжении минимум 3,5 миллиарда лет.

Даже самый предварительный анализ данных о Луне оказался достаточным, чтобы сказать, что Луна лишена стратисферы и что возраст ее пород (3,5—4,5 миллиарда лет) близок к возрасту древнейших, «достратисферных» пород Земли. Более отдаленные планеты, судя по данным, поступающим по мере их изучения, в рассматриваемом плаке также не сулят ничего большего. Сейчас, по-видимому, с полным основанием можно сделать, вывод, что стратисфера Земли должна стать одним из важнейших объектов исследования для специалистов, изучающих солнечную систему. Но при этом необходимо найти новые методы извлечения информации из этого удивительного «конденсатора» — более совершенные, чем те, которыми пользуются сейчас геологи, геохимики, геофизики и палеонтологи, занятые прежде всего своими «земными» проблемами.

Одна из важнейших страниц истории космоса, таким образом, может быть прочитана на самой Земле. Кажется, что космологи еще недостаточно ясно себе это представляют.

Невозможно себе представить нормально функционирующую общественную систему без нефти, газа, каменного угля, руд черных, цветных, редких и драгоценных металлов, без природных вод и солей, минеральных удобрений, строительных материалов. Все эти сокровища — результат геологических процессов, идущих сотни миллионов и миллиарды лет. И в конечном счете все они исчерпаемы.

Атмосферный воздух, Мировой океан, воды суши, тепло недр, сам климат Земли также результат длительных геологических, геофизических, геохимических и биогеохимических процессов. И над ними ныне тоже нависла опасность качественной деградации, избежать которой можно лишь системой продуманных и, добавлю, дорогостоящих защитных мероприятий государственного и международного масштаба,

Геология окружающей среды — понятие еще не вполне сформировавшееся, хотя уже и вошедшее в литературу. Оно весьма близко перекликается с представлениями академика В. Вернадского о вооруженном современной техникой человеке как о большой геологической силе. Теперь это уже не гениальное предсказание, а грозная реальность. Всеобъемлющая технологическая деятельность человеческого общества оказала сильнейшее воздействие на природную обстановку (а это современная геологическая ситуация). И если мы еще не знаем толком, ожидает нас в ближайшем будущем потепление или малый ледниковый период, то уже хорошо знаем, что окружающая среда необратимо меняется в связи с инженерно-геологической деятельностью, извлечением и использованием горных пород и полезных ископаемых, включая воду, осуществлением крупных технических проектов, загрязнением воды и атмосферы, с разрушением сложившихся экосистем.

«Основными направлениями» поставлены задачи увеличить полноту извлечения и комплексность использования минеральных ресурсов.

В связи с постепенным исчерпанием ресурсов известных крупных месторождений предстоит разработать новую стратегию в подходе к освоению менее масштабных и рассеянных залежей с пониженными концентрациями полезных компонентов. Необходимо добиться комплексности их извлечения, особенно это относится к нефти. От ученых-геологов требуются прежде всего опережение и повышенная деятельность исследовательских работ, необходимых для совершенствования прогноза, а в технологической части — комплексирование и разработка новых методов интенсификации извлечения и обогащения сырья.

Очень многое здесь зависит от министерств и ведомств, которые должны будут иногда поступиться своими отраслевыми интересами ради общегосударственных. Ведь все месторождения, как правило, комплексные. Но пока что очень трудно заставить отдельное министерство заниматься получением из сырья всех содержащихся в нем полезных компонентов — оно заинтересовано только в своем, узкопрофильном.

Использование всех полезных элементов горных пород, отказ от ярлыка «пустая порода» (любая такая порода может служить на худой конец для засыпки карьеров, отсыпки дорог и т. д.) постепенно могли бы привести к сокращению объемов горной массы, извлекаемой из тела Земли. Живя сегодняшним днем, мы должны думать и о будущем.

Современный биосферный процесс таков, что он настоятельно требует геологического изучения окружающей среды и глубокого ретроспективного анализа, который может дать только геология. Сейчас мы еще на дальних подступах к такому анализу.

На наших глазах рождается новая наука — экостратиграфия. Если биостратиграфия изучает обособленные стратиграфические разрезы, сопоставляемые на основе наличия в них остатков той или иной группы организмов или так называемых «руководящих ископаемых», то объект изучения экостратиграфии — целые древние бассейны осадконакопления со всеми особенностями их развития и сохранившимися фрагментами древних экологических систем. Такая работа требует совместных исследований палеонтологов, геохимиков и ряда других специалистов. Она возможна лишь по единой программе, с единой точной документацией всего ископаемого материала (иначе никогда не удастся «свести концы с концами»).

По существу, задача экостратиграфии и изучение древних экосистем — реконструкция былых биосфер. По-видимому, вначале придется отработать экостратиграфический подход на материале новейших, но уже прошедших геологических эпох, максимально приближенных к современности, попытаться восстановить все разнообразие существовавших тогда экологических обстановок, морских и континентальных. Отталкиваясь от современности, мы сможем затем уходить в глубь экологического прошлого организмов, населявших Землю. Если нам удастся достоверно восстановить события этого прошлого (в том числе и катастрофические), то мы сможем в той или иной мере прогнозировать экологическое будущее.

Более четверти века назад Академия наук СССР выступила инициатором программных исследований по изучению закономерностей формирования и размещения полезных ископаемых в земной коре. С тех пор эта цель в геологической науке остается первостепенной и постоянно подтверждается во всех партийно-государственных документах. Какими же силами располагает академия для ведения этой работы?

Начну с того, что АН СССР совместно с академиями наук союзных республик успешно решила важнейшую проблему правильного регионального размещения центров научно-исследовательской работы в области геологических наук. По существу, это было развитием ленинского плана организации научной работы в стране, сразу же определившего первоочередное внимание академии к районам концентрации жизненно важных полезных ископаемых — железных руд, нефти, угля. Соответствующие экспедиции, базы, станции, филиалы и т. д. постепенно охватили всю страну. В настоящее время основная сеть академических научно-исследовательских геологических учреждений и организаций располагается за пределами Москвы. Особенно важным явилось значительное укрепление академических геологических учреждений в Сибири, на Дальнем Востоке, Урале, европейском Севере, в республиканских центрах Украины, Казахстана, Средней Азии, Кавказа.

Трудно переоценить стратегическое значение этого предприятия, целеустремленно осуществлявшегося на протяжении многих лет. Созданы не только крупные современные и удачно специализированные геологические, геофизические, геохимические и горные институты во множестве городов от Прибалтики и Западной Украины до Сахалина и Камчатки и от Кольского полуострова до Закавказья и Тянь-Шаня, но и такие институты, условия работы в которых, их материально-исследовательская база во многих случаях превосходят то, чем располагают институты в центре. В этом смысле Москву следовало бы кое в чем подтянуть до уровня периферии.

Из сказанного видно, сколь широка и разнообразна сеть академических учреждений и организаций в нашей стране. Не менее широка она в Министерстве геологии СССР и Мингео союзных республик, в геологических ведомствах и управлениях ряда других промышленных министерств Союза. Особое место занимают научно-исследовательские геологические коллективы наших высших учебных заведений. В целом в СССР, несомненно, сложился самый крупный в мире профессиональный коллектив геологов и других специалистов и рабочих, связанных с горно-геологической службой.

Высок международный авторитет советской геологической науки. Широкий размах приобрело участие советских ученых в крупных международных проектах и программах по геологии, геофизике, теодезии, Мировому океану и ряде других. Вся эта деятельность базируется на Академии наук независимо от ведомственной подчиненности участников. Международная работа стала очень широкой и обоюдовыгодной; с любой точки зрения, это не «игра в одни ворота».

Известный афоризм академика А. Карпинского «геологу нужен весь земной шар» не просто метафорический образ. Это реальная потребность. Многие геологические закономерности, процессы и явления имеют глобальный характер. Поэтому без освоения мирового опыта геологических исследований невозможна разработка геологической теории, а практические следствия, вытекающие из нее, не имеют государственного ограничения. Лучше всего это демонстрирует обыкновенная геологическая карта, которая обязательно должна строиться с учетом международных эталонов и стандартов.

На протяжении всей истории развития академической геологии она была темнейшим образом связана с государственной геологической службой, возникшей в нашей стране 100 лет назад (1882 г.) по инициативе академиков-геологов и профессоров, работавших в Горном институте в Петербурге. Устойчивой тенденцией остается и сейчас стремление к значительному расширению и упрочению этих связей, исключающих какие-либо формы соперничества. Да это и естественно, поскольку геологическая служба, которую олицетворяет Министерство геологии СССР, прежде всего занята минеральными ресурсами, в то время как система геологических учреждений и организаций АН СССР призвана в первую очередь к разработке общих теоретических и прогнозных проблем геологической науки совместно с научно-исследовательскими институтами Мингео СССР и Минвуза СССР.

Вместе с тем сформулировать такой тезис и подтвердить еще раз экономическую весомость научной теории много легче, чем следовать этому действительно фундаментальному принципу на практике. Всегда существует соблазн или лихорадка плановой текучки, заставляющие бросить силы и средства туда, где «горит», или сосредоточить внимание на том, что сулит быстрый результат, хотя нередко он оказывается эфемерным. А фундаментальные исследования всегда поисковые, длительные и часто мучительные, требующие не только обширных знаний и особых качеств руководителей, слаженности работы исследовательских коллективов, но и их стойкой нравственной силы. Геологи-исследователи (да и не только геологи) знают, что путь от научной идеи и теоретической разработки до практического результата или открытия бывает столь длинным, что когда результат достигнут, то о носителях идей часто забывают.

Тем более важно и необходимо достигнуть полного взаимопонимания между теми, кто располагает средствами и возможностями для теоретических разработок и научно-поисковых исследований (здесь имеется в виду, конечно, не одна только. Академия наук), и теми, кто несет на своих плечах главную тяжесть практической работы, ограниченной сроками. Речь, таким образом, идет о наиболее рациональной форме разделения труда и кооперации между академической и ведомственной геологической наукой и огромной сферой горно-геологической практики отраслевого характера.

Напомним еще раз задачи, поставленные XXVI съездом партии перед всей геологической отраслью. Предусматривается «ускоренное развитие работ по геологическому изучению территории страны, увеличению разведанных запасов минерально-сырьевых ресурсов, в первую очередь топливно-энергетических». Особый акцент делается на темпах развития прогрессивных видов геофизических и геохимических исследований недр, широком использовании в геологии аэровысотных и космических средств изучения природных ресурсов Земли и техническом перевооружении геологоразведочных организаций. Крупные геологические задачи формулируются по ряду других отраслей народного хозяйства.

Из этого круга задач ясно, что интересы геологических учреждений Академии наук, промышленных министерств и вузов связаны между собой теснейшим образом. Необходимо найти еще более эффективные формы объединения этих интересов вокруг практического использования ее результатов.

Уже оправдали себя конкретные целевые программы и проекты, но для крупных научных коллективов, подобных Сибирскому отделению АН СССР, особенно перспективны и привлекательны суперпрограммы типа «Сибирь». Нет сомнения в важности аналогичных программ для Урала, европейского Севера, Казахстана и Средней Азии, районов Востока.

Сотрудничество академических геологических учреждений с геологической службой страны имеет глубокую традицию. На всем пути развития советской геологии ее достижения быстро осваивались практикой, а она, в свою очередь, непрерывно ставила перед наукой новые задачи, решение которых нередко выходило за рамки первоначальной поисковой постановки вопроса.

Необходимость ускорить продвижение по этому пути сейчас становится особенно насущной.

Слагаемые успеха (Академик ВАСХНИЛ Фадеев Ю.)

«Хлеб — всему голова», — гласит народная мудрость. И вряд ли кто в ней усомнится. Потому что и самый заоблачный поиск имеет истоки земные. В прямом смысле слова понятие «хлеб насущный» остается сегодня таким же актуальным, как и столетия назад. Хотя наши с вами необычайно возросшие потребности настолько трансформировали смысл этого понятия, что, говоря «хлеб», подразумеваем мы, как правило, бутерброд. С маслом, с сыром, колбасой... Их же, как известно, без устойчивой, прочной кормовой базы в животноводстве не получишь. А она, кормовая база, всегда находилась в прямой зависимости от наличия в закромах хлеба, от успехов земледелия. Согласно «Основным направлениям», утвержденным XXVI съездом КПСС, среднегодовое производство зерна в 1981—1985 годах намечено довести до 238—243 миллионов тонн. Если вспомнить, что две предыдущие пятилетки обеспечили прирост в производстве зерна в 37 миллионов тонн, то станет ясно, какую нелегкую задачу предстоит решить земледельцам. Они должны достигнуть той же величины не за две, а за одну пятилетку. А все среднегодовое производство сельскохозяйственной продукции увеличить на 12—14 процентов. Гигантская задача?

Рассказывает академик ВАСХНИЛ Юрий Николаевич Фадеев

Безусловно. Но возможности для успешного ее решения имеются. Равно как и для выполнения всех долгосрочных программ, предусматривающих производство одной тонны зерна на человека в 1990 году.

Вряд ли стоит объяснять, что такого количества хлеба (приплюсуйте сюда припек, который дает пекарю хорошая клейковина, определяющая подъемную силу муки) ни одному любителю хлебобулочных изделий при всем желании за год не осилить. За этой цифрой кроется проблема куда более серьезная, чем простое удовлетворение наших с вами потребностей в хлебной выпечке.

Проблема обеспечения населения продовольственным зерном в стране давно и успешно решена. И, планируя теперь его производство в расчете «одна тонна на человека», партия и государство прежде всего заботятся о стабильности кормовой базы в животноводстве, без которой уже созданный в том же Нечерноземье генетический потенциал продуктивности животных — 3000—3500 килограммов молока от коровы — не может стать реальностью. А продовольственная программа, над разработкой которой сейчас трудятся в соответствии с решениями XXVI съезда КПСС ученые и работники Госплана, предусматривает получение к 1990 году такого количества зерна, мяса, молока, которое позволило бы от политики удовлетворения потребностей населения в необходимых продуктах питания перейти к политике создания их изобилия.

Но почему вооруженное всеми достижениями современной науки советское сельское хозяйство все еще не в состоянии на сегодняшний день решить данной проблемы?

По нескольким причинам.

Во-первых, народонаселение страны (и мира) растет гораздо быстрее, чем производство сельскохозяйственных продуктов.

Во-вторых, потребности современного человека в них приблизительно в пять раз больше, чем у наших не столь отдаленных предков. По крайней мере, именно во столько раз меньше расходовали прадеды мяса, молока, шерсти, льна и т. д. еще в прошлом веке.

В-третьих, говоря об отечественном сельском хозяйстве, нельзя забывать тот огромный материальный ущерб, что нанесли ему немецко-фашистские захватчики. Не перечисляя всех гигантских потерь и разрушений, пришедшихся на долю наших деревень и сел, скажу, что уровень сельскохозяйственного производства в 1945 году был на 14 процентов ниже уровня 1913 года и на 40 процентов — 1940 года.

В-четвертых, сложные почвенно-климатические условия всегда были особенностью нашего сельского хозяйства. Более половины территории страны лежит в зоне низких температур и вечной мерзлоты, где возделывание многих сельскохозяйственных культур в открытом грунте оказывается невозможным, а две трети пахотных земель приходится на зону недостаточного увлажнения.

Статистика констатирует: биологические потенциальные возможности природных условий сельскохозяйственной территории СССР в 2,4 раза ниже, чем в США, в 2,25 раза — чем во Франции, в 1,7 раза — чем в ФРГ, в 1,5 раза — чем в Англии. А между тем наше сельское хозяйство не только не снижает темпов роста, а наращивает их из года в год. Урожайность зерновых в среднем по стране стала в 1976—1980 годах примерно в 1,6 раза выше по сравнению с 1961—1965 годами. За тот же период удой молока на корову в общественном секторе возрос более чем в 1,3 раза, а производство сельскохозяйственной продукции в расчете на 100 гектаров сельскохозяйственных угодий увеличилось в 1,6 раза.

На последнее обстоятельство мне хотелось бы обратить особое внимание читателя. Дело в том, что современное сельское хозяйство развивается во всем мире (я имею в виду высокоразвитые страны) по двум основным направлениям.

Bo-первых, поскольку все более или менее пригодные к землепашеству территории давно освоены, в севооборот включаются так называемые неудобные земли, плодородие которым возвращают при избытке влаги мелиорация, а при отсутствии таковой — ирригация. Во-вторых, человек стремится на тех же землях, что исправно служили ему долгие годы, собирать урожаи в два-три раза выше прежних. Он стремится умножить силу гектара. И это главное направление в интенсификации аграрного производства.

Тому, кто хоть немного следит за успехами отечественного сельского хозяйства, хорошо известно, как стабильно из года в год наращивает оно свои темпы, как растет урожайность его полей. До войны стопудовый урожай (всего лишь 16 центнеров с гектара) считался рекордом. Сегодня целые районы, не говоря уже об отдельных хозяйствах, даже в неблагоприятные по климатическим условиям годы собирают в среднем на круг зерновых вдвое-втрое больше. А в хорошие для земледельца годы урожай 50, 70, а то и 100 центнеров с гектара без полива не редкость.

Но вырастить высокий урожай еще недостаточно. Нужно получить высококачественный хлеб, в зерне которого удачно сочетались бы, и в большом количестве, легкоперевариваемые белки и углеводы. А как нелегко повысить содержание белка в сорте, известно только селекционеру. Повышение белка в зерне всего на один процент — сенсация в науке и аграрном производстве. В сочетании же с высокой урожайностью такие высокобелковые сорта способны многократно умножить возможности каждого гектара. У нас в стране, например, широко известны сорта озимой пшеницы, созданные выдающимся селекционером В. Ремесло. В Советском Союзе и далеко за его пределами они сегодня занимают миллионы гектаров.

Подсчитано, что возделывание этих сортов позволило повысить прирост зернового производства в целом по стране на огромную сумму — 1 миллиард 600 миллионов рублей. Недаром, планируя урожай 1990 года, мы рассчитываем его увеличение за счет создания и внедрения в производство новых высокопродуктивных сортов зерновых культур, хлопка, сахарной свеклы, подсолнечника. Чрезвычайно важно по-хозяйски распорядиться этими сортами и получить максимальную прибавку урожая.

Большую отдачу принесет земледельцу дальнейшее совершенствование технологии возделывания сельскохозяйственных культур, резко возрастет экономическая отдача капиталовложений на развитие сельскохозяйственной науки. Она и сегодня достаточно высока: приблизительно 5—9 рублей на один рубль затрат. По отдельным же отраслям науки экономический эффект от внедрения ее достижений в земледельческую практику уже достиг уровня, планируемого на конец текущего пятилетия. Например, в области селекции он составляет сегодня от 7 до 8 рублей, в механизации и электрификации — до 7 рублей, почвоведении и агрохимии — до 4,7, ветеринарии — 4,9. Но самый высокий эффект современному отечественному земледелию дает защита растений: 11 рублей на каждый вложенный на ее развитие и совершенствование рубль. Именно поэтому мне и хотелось остановиться более подробно на ее проблемах и достижениях.

Рассказывают, будто однажды к Ч. Дарвину пришли местные фермеры. Их очень тревожило, что урожаи красного клевера, совсем недавно бывшие обильными, начали падать. Не поможет ли он советом?

Тот задумался... «Заведите побольше кошек, — сказал он серьезно. — Будут кошки — возрастут урожаи».

Наверное, и современные земледельцы, не говоря уже о тех далеких фермерах, взяли б такой ответ под сомнение. Между тем ученый был прав. Цепь его рассуждений слагалась из следующих звеньев: естествоиспытатель хорошо знал, что красный клевер (как и симпатичные цветочки анютины глазки) опыляется только шмелями. Нектарники у цветков клевера спрятаны глубоко, и пчелам до них не добраться. В те времена, о которых идет речь, в Англии наблюдалась вспышка размножения полевых мышей. А для них шмелиные соты — лакомство, достать которое можно, лишь уничтожив само гнездо. Значит, чтобы восстановить численность шмелей, необходимо было «найти управу» на мышей. Как это сделать? Очень просто — завести в каждом доме кошку...

Не о такой ли тесной взаимозависимости всего живого писал гениальный исследователь в своем бессмертном труде. «Происхождение видов путем естественного отбора»: «Известно много случаев, показывающих, как сложны и неожиданны препятствия и взаимные отношения между органическими существами, борющимися за жизнь в одной и той же стране... как растения и животные, расположенные на далеко отстоящих ступенях органической лестницы, бывают тесно оплетены сетью сложных взаимных отношений».

Отечественная служба защиты растений всегда основывалась на изучении соотношения сил в природе, тех изменениях, что постоянно вносит в нее человек своей хозяйственной деятельностью. Еще пионеры нашей отечественной науки о защите растений Н. Кулагин и Н. Курдюмов впервые в мире выдвинули предложение положить в качестве основы всех фитопатологических (то есть связанных с патологией растений) и энтомологических (связанных с насекомыми) исследований принципы и методы экологии и биоценологии.

Биоценоз — содружество организмов, живущих в каких-то одних общих условиях. Скажем, болото — родной биоценоз и для растительности определенного вида, и для насекомых, обитающих здесь, и для животных, живущих традиционно в данной среде. Стоит человеку вмешаться в это содружество организмов — и рушатся связи, создававшиеся веками.

Когда-то человек вторгся в природу столь решительно, что она и поныне не может восполнить урон. Случилось это с возникновением земледелия. Именно первый пахарь подменил естественный биоценоз искусственно созданным — агробиоценозом. А в нем сформировались свои связи. В каждом отдельном случае отличные от всех иных. И насекомые-вредители, и болезни обрели собственную специализацию. Общеизвестно, что одни из них предпочитают кукурузу, другие — пшеницу, третьи — подсолнечник и т. п. Значит, чтобы правильно строить прогнозирование, определяющее предвидение вредности того или иного вида и расы вредителей, необходимо знать существо изменений, происходящих в агробиоценозах. А уже потом множить эти изменения на климатические, метеорологические, почвенные, водно-режимные состояния и т. д.

Взять хотя бы большие мелиоративные работы, проводимые в наших Прибалтийских республиках. Они привели к колоссальным перестройкам во всех агробиоценозах. Почему?

Да потому, что, во-первых, стала иной агротехника возделывания полей, обработка почвы. А это значит, что жизненно важные фазы развития традиционных сельскохозяйственных вредителей в этих регионах перестали совпадать с земледельческими циклами. Такой разрыв внес дисгармонию в традиционное «стыкование» периода развития насекомых и растений.

Во-вторых, резко изменились почвенные, климатические условия. Они тоже стали весьма и весьма непростыми для основных видов вредителей.

В-третьих, смена технологии возделывания культур, иной характер микроклимата в агробиоценозах сделали и сами агробиоценозы другими. Растения в них стали сильнее, появилась возможность культивирования более выносливых, жизнеспособных сортов. На многих полях вообще произошла сортосмена. В результате традиционные враги полей оказались без привычной кормовой базы. Или она настолько трансформировалась, что стала для всех, кого прежде и кормила и поила, неприемлемой.

Следствием таких изменений явилось практически полное исчезновение вредителей, испокон веков считавшихся аборигенами прибалтийской нивы. Означает ли все вышесказанное, будто поля Советских Прибалтийских республик не нуждаются больше в надежной защите от вредителей? Отнюдь. Нуждаются. Только, прежде чем ее осуществить, необходимо изучить виды насекомых, пришедших на смену исчезнувшим, выявить их связи внутри агробиоценозов и т. д. И рассчитывать на то, что однажды вследствие каких-то «супермер» защиты наши поля окажутся стерильно чистыми от насекомых-вредителей и болезней, было бы нелепо... Поэтому строить, формировать долгосрочное прогнозирование без учета всех происходящих изменений нельзя. А если суммировать все задачи, стоящие перед службой «Зеленого креста», как все чаще называют службу защиты растений, в одну, то суть ее можно выразить следующими словами: мы должны научиться не уничтожать вредных насекомых, а регулировать их численность.

Задача эта большая, сложная. Решить ее непросто. Поэтому, наверное, всю проблему в комплексе следовало бы рассматривать как программу-максимум в деле защиты и сохранения урожая. А те непосредственные меры, что принимаются ежедневно для ее претворения в жизнь, можно считать осуществлением ее минимальной части. И конечно же, решение такой гигантской проблемы без координации всех профилактических и защитных мер, всех исследований и поисков в данной области немыслимо. Эта работа возложена на ВИЗР — Всесоюзный институт защиты растений.

О результатах его исследований можно судить хотя бы по таким цифрам: только за один год на основе разработок института установлены экономические пороги вредности 59 видов насекомых, 6 видов грызунов и 5 видов нематод. Использование этих порогов позволит примерно на 30 процентов уменьшить расход пестицидов (очень эффективных средств борьбы с вредителями растений). Проведены государственные испытания 246 новых пестицидов для применения на посевах риса, кукурузы и других культур в разнообразных почвенно-климатических условиях различных регионов, курируемых республиканскими НИИ защиты растений и отраслевыми институтами.

Почти в каждой союзной республике есть свой научно-исследовательский институт защиты растений. Именно он на основе хорошо изученных почвенно-климатических особенностей республики разрабатывает и внедряет через станции защиты (они есть во. всех областях и крупных сельскохозяйственных районах) те мероприятия, что составляют ядро всей системы защиты урожая в данном регионе.

Большой вклад в охрану растений вносят отраслевые институты. Скажем, институт, который не входит в систему ВАСХНИЛ, а работает в подчинении той же химической промышленности, не сможет обойти стороной и чисто аграрные нужды. Если он, к примеру, разрабатывает систему химической защиты полей, то непременно должен знать, как влияют последние на агробиоценоз, какие последствия может вызвать их массовое применение. А поскольку таких институтов в стране много, то все их исследования, как ручьи, вливаются в реку координируемых исследований, проводимых под руководством отделения защиты ВАСХНИЛ и главного научного координатора проблемы — ВИЗРа.

Существует постоянная обратная связь между хозяйствами, на которые работает служба защиты растений, и научными центрами этой службы. Допустим, ученые ВИЗРа, отраслевых и республиканских институтов на основе опытов и экспедиционных наблюдений приходят к заключению, что в таком-то регионе в такое-то время может наблюдаться массовое размножение такого-то вредителя. Разрабатывается специальный комплекс защитных мер, который должен быть осуществлен на местах в строго указанные сроки. Если опоздать с обработкой полей перед началом массового появления грызунов, то можно остаться с результатом, прямо скажем, плачевным. И такие случаи, к сожалению, приходилось наблюдать. Правда, грызуны погибнут и после поздней обработки, но от посевов уже ничего не останется.

Строгая координация действий колхозов и совхозов с научными учреждениями, разрабатывающими методы и конкретные мероприятия защиты растений, — основа работы всей службы «Зеленого креста». Чем четче слаженность их работы, тем лучше практический результат. Наглядным доказательством того может служить бурное развитие в последнее время биологического метода защиты растений. Это самый щадящий метод, не разрушающий экологических природных систем. Основан он на использовании хищных и паразитических насекомых (энтомофагов), клещей, микроорганизмов, нематод, птиц и млекопитающих для подавления или снижения численности вредных организмов. Современный арсенал биологического метода довольно велик. Но особые заслуги в уничтожении вредителей принадлежат хорошо всем знакомой божьей коровке, поедающей тлю, и трихограмме — крохотному насекомому-яйцееду.

Интенсивному внедрению биологического метода уделено особое внимание в документах партийных съездов. И он набирает силу из года в год. В минувшем сельскохозяйственном году биологическим методом было защищено около 20 миллионов гектаров полей. В том числе с помощью трихограммы почти половина. Но трихограмма только начинает «завоевывать» поля. Она сама нуждается в помощи и защите. Сейчас идет выявление самых жизнестойких ее видов, успешно проводится работа по созданию искусственной питательной среды для ее разведения, создан опытный образец камеры для длительного хранения насекомых, почти во всех зонах страны идут испытания малых летательных аппаратов (МЛА) по расселению трихограммы. С помощью специально созданного устройства насекомых «расселяют» и серийным самолетным опрыскивателем, причем жизнеспособность трихограммы нисколько не страдает.

Конечно, первоочередность решаемых задач определяется злободневностью проблем земледелия. Так, химизация сельского хозяйства, ведущая к резкому повышению урожайности, имеет и свои отрицательные стороны, нередко столь негативного свойства, что они способны значительно снизить результативность самой химизации. И здесь перед учеными возникают проблемы настолько неотложные и серьезные, что решение их требует совместных усилий представителей самых разных профессий.

Скажем, создание пестицидов со щадящими для культурных растений свойствами — дело, безусловно, химиков. Но и биологов тоже. Ведь именно они, а не химики знают особенности развития растений, их строение. И значит, в какой-то степени могут предугадать воздействие пестицидов на корневую систему, листья, вегетацию и т. д.

Отсюда вывод: получить результативный и относительно безвредный пестицид можно, только объединив поиск двух, казалось бы, совершенно разных научных направлений.

Я употребил сейчас слово «относительно» и задумался. Очень уж оно настораживает, это маленькое словечко. Но ничего не поделаешь — в нем характеристика химической защиты. Абсолютно безвредных препаратов не бывает. И,4убивая, к примеру, вредных насекомых, они не щадят и верных помощников земледельца — энтомофагов. Но полностью отказаться сегодня от химического метода защиты растений было бы преждевременно. Значит, нужно создавать такие вещества, которые полезным человеку насекомым наносили б меньший урон, чем вредителям полей. Это во-первых. А во-вторых, обрабатывать ядохимикатами посевы следует в сроки, безопасные для энтомофагов.

Все эти проблемы успешно решаются и в ВИЗРе, и в Украинской сельскохозяйственной академии, и в ташкентском НИИЗРе, и в других институтах.

Очень интересные работы ведут защитники растений по выявлению возбудителей заболеваний главнейших сельскохозяйственных вредителей. Дело это чрезвычайно перспективное и сулит фантастические возможности. Уже сегодня широко используются в защите растений эффективнейшие биологические препараты. В дальнейшем же земледелец практически одним биологическим методом сможет спасать поля от вредителей. А поскольку проблема биологической защиты - одна из важнейших в борьбе за эффективность сельскохозяйственного производства, в ней не может быть каких-то второстепенных деталей, мелочей. Взять хотя бы технологию обработки полей биопрепаратами. Как это происходит на практике? Ими опрыскивают поля с помощью специальных приборов или рассеивают их с самолета. Но после такой обработки может начаться дождь, который смоет с растения биопрепарат, или поднимется сильный ветер и сдует его с листьев и стебля. Эффективность защиты резко снизится. Вот почему еще совсем недавно земледельцы страны мечтали о специальном прилипателе, на который биологический препарат садился бы плотно, прилипал бы, как муха к клейкой бумаге. Сейчас такой препарат создан и успешно внедряется в производство. Его применение на четверть повысило эффективность обработки биопрепаратами полей и садов. А ведь биопрепараты воздействуют на вредителей почти так же активно, как и химические средства обработки, но для окружающей среды они абсолютно безвредны.

Новую страницу в истории защиты урожая от вредителей открыло применение феромонов и гормональных препаратов. С их помощью борются с непарным шелкопрядом, различными видами совок, плодожорок, с кукурузным и луговым мотыльками.

Феромоны выделяются насекомыми в ничтожно малых количествах. Столь малых, что оценивают их в монограммах. А каждый монограмм — стомиллионная доля грамма. И такое ничтожное количество вещества, выделенное бабочкой-самкой, воспринимается самцом за 25 километров. Современная химия синтезирует сегодня для нужд «Зеленого креста» до 60 видов феромонов. Для практического земледелия это означает, что 60 видов насекомых-вредителей могут быть элементарно отловлены с помощью феромонных ловушек.

Удивительные перспективы открывают перед учеными и тружениками сельского хозяйства регуляторы роста и развития насекомых. Полевые испытания этих веществ, проведенные в СССР, США и ЧССР, показали, что многие из результатов дают возможность победить таких вредителей, перед которыми все иные способы защиты оказываются бессильными. Но особые надежды мы связываем с селекцией. С введением сортов растений, устойчивых к традиционным вредителям.

Здесь я позволю себе обратить внимание читателей на один примечательный факт: ни в одной науке не чувствует себя ученый в столь тесном родстве с теми, для кого он работает, как в науке аграрной.

В самом деле, спасая тысячи больных, медик и не думает ставить себя самого на место больного. Заботясь о качестве плавки, химик не мыслит себя металлургом. Кибернетик и математик не имеют порой даже четкого представления о той отрасли промышленности, для которой определяют в данный момент программы, отыскивая оптимальные варианты для ЭВМ.

Другое дело сельскохозяйственный ученый... Каких бы высот он ни достиг, какими бы лаврами ни был увенчан, он всегда остается хлеборобом. А отсюда и совершенно иное, чем в других науках, отношение к тем, кто ждет от него практических рекомендаций. Сельскохозяйственный ученый прежде всего старается взглянуть на волнующую его проблему с позиции скорейшего внедрения ее в производство с целью повышения его эффективности.

И потому, приступив впервые в мировой науке к созданию системы мероприятий по защите растений на основе углубленного понимания взаимоотношения вредителя с поврежденным растением, ученые ВИЗРа руководствовались самыми злободневными нуждами аграрного производства. Краеугольным камнем этой системы стало создание сортов, наиболее устойчивых к самым агрессивным видам вредителей. А они бесконечно разнообразны. Удивительно ли, что разработка теорий пищевой специализации насекомых и природа иммунитета растений слились в одну общую проблему, решить которую — значит увеличить урожайность наших полей почти на треть.

...Великий советский селекционер В. Пустовойт создал и широко внедрил в практику сорта подсолнечника, устойчивые к подсолнечной огневке и заразихе. Экономия на пестицидах при их выращивании за 38 лет дала стране более 300 миллионов рублей дохода.

Секрет же такой удивительной устойчивости сорта, как и многих сортов других сельскохозяйственных культур, был разгадан защитниками растений.

Если рассмотреть фотоснимки продольно разрезанных зерен разных сортов пшеницы, сделанные под микроскопом, то станет очевидно: структура их строения различна. Зерно одного сорта состоит из великого множества мелких гранул, а зерно другого — из крупных.

Мелкие гранулы легко усваиваются пищеварительными органами насекомых, крупные оказываются им не по зубам. Среди изобилия начинается голодание. Обессиленные насекомые уже не способны дать полноценное потомство, а если таковое и появится, то ему по генетической эстафете передадут родители сигнал опасности: «Сорт нужно обходить стороной».

Что же дают стране такие относительно устойчивые к вредителям сорта? Только одна устойчивая к гессенской мухе пшеница, расселившаяся на шестимиллионной ниве, гарантирует получение дополнительно почти миллиона тонн зерна.

Сейчас можно и нужно совмещать при создании высокопродуктивных сортов сельскохозяйственных культур сразу две задачи: получение высокой урожайности, хорошего качества продукции и создание устойчивости к вредителям. Расход химических препаратов сократится при этом в 5—6 раз. А защита садов, овощных плантаций, виноградников, рисовых полей?

Если все хлопковые поля страны засеять устойчивыми сортами, то экономия только от полива составит цифру гигантскую — 12 миллионов кубических километров воды в год! Ровно половину того, что может дать уставшей от жажды земле повернутая вспять Обь! Стоит ли столь грубо вторгаться в жизнь природы? Может, легче разумно и рационально использовать то, чем мы уже владеем? Аральское море, катастрофически мелеющее, может найти приток пресных вод из источников, лежащих гораздо ближе к нему, чем реки Сибири. Стоит только заселить среднеазиатскую ниву сортами сельскохозяйственных культур, относительно защищенных от вредителей, — и потребление воды растениями резко сократится. Естественные насосы будут качать ее в гораздо меньших размерах: ведь им не потребуется сверх меры тянуть эликсир жизни для восстановления сил и органов (клеток, листьев, стеблей), утраченных в борьбе с врагом.

Мы — хозяева нашей земли. И к богатствам ее должны относиться бережно, рационально, толково, не разбазаривая их. Этому учит нас партия. «...Стержнем экономической политики, — сказал Л. И. Брежнев в Отчетном докладе ЦК КПСС XXVI съезду партии, — становится дело, казалось бы, простое и очень будничное — хозяйское отношение к общественному добру, умение полностью, целесообразно использовать все, что у нас есть. На это должны быть нацелены инициатива трудовых коллективов, партийно-массовая работа. На это должны быть нацелены и техническая политика, и политика капиталовложений, и система плановых, отчетных показателей...

Экономика должна быть экономной — таково требование времени». Именно с этих позиций пересматривает сейчас свои возможности и наука аграрная.

ВИЗР недавно завершил работу по созданию методики по оценке сортов на комплексную устойчивость. И она сразу нашла широкое применение в селекционной практике. Только за один год с помощью этой методики было оценено 89 сортов картофеля и 23 сорта яровой пшеницы. А в результате были выявлены сорта пшеницы, практически не подверженные заболеваниям бурой ржавчиной, и сорта картофеля, не боящиеся традиционных врагов — фитофтороза и рака. Теперь в районах и областях, где вредоносность именно этих заболеваний очевидна, нужно культивировать только выявленные устойчивые сорта. Им не понадобится даже поддержка химической защиты для того, чтобы победить возбудителей заболеваний.

Защита растений — удивительная служба. Но если красный крест на машине олицетворяет для людей помощь незамедлительную, самую необходимую, то зеленый крест — это и скорая, и профилактическая, и стационарная помощь одновременно. Она для урожая все равно, что для человека вся система здравоохранения в целом, то есть система комплексная и очень подвижная. Она готова, как и медицинская служба, в силу необходимости отдать приказ регионам незамедлительного действия и службам длительной защиты. Но основа основ ее — профилактика, опирающаяся на мощный фундамент прогнозирования.

Недалеко то время, когда в защите растений будет широко применена, как это делается во многих отраслях народного хозяйства, АСУ. Уже сегодня прогнозированию служат электронно-вычислительная техника, автоматизированные и дистанционные методы оценки фитосанитарного состояния посевов и насаждений. Десятки электронно-вычислительных машин типа «Минск» и ЕС работают на охрану урожая. И это не мода на технические новинки, а необходимость. Потому что в период оперативных работ каждая районная и межрайонная станция еженедельно получает от колхозов и совхозов, метеостанций и других учреждений до 25 письменных сообщений. Всего же на станциях сосредоточено до 1,5 миллиона сообщений, несущих почти 450 миллионов цифровых знаков.

Рентабельность современной службы защиты высока. Все ныне применяемые средства защиты позволяют предотвратить ежегодные потери урожая в довольно, внушительных размерах: зерна — 16—17 миллионов тонн, сахарной свеклы — 12—13, хлопка-сырца — 1,6. А все вместе они дают изрядный «довесок» к всесоюзному урожаю — около 12 процентов всей собираемой в стране продукции растениеводства.

Выступая в 1913 году на первом съезде русских энтомологов в Киеве, различая задачи, которые предстоит решать «чистому» и «прикладному» энтомологу, Н. Курдюмов сказал, что последний, хочет он того или нет, всю жизнь должен «сидеть на двух стульях»: хорошо знать насекомых и отлично понимать растение. Только тогда можно проникнуть в тончайший механизм их взаимодействия.

— Вы энтомолог? — недавно спросили меня на одном международном совещании американские коллеги.

— Нет.

— Фитопатолог?

— Не угадали. Я специалист по защите растений, а значит, и энтомология, и фитопатология, и еще с десяток других специальностей входят в мой профессиональный багаж.

— Разумно, — согласились коллеги. — Только знание проблемы в комплексе способно подсказать ее радикальное решение. У нас в Штатах таких специалистов лишь начинают готовить.

В СССР комплексная подготовка специалистов по защите растений, а теперь и по интегрированной защите ведется почти 60 лет. Данные, полученные ими за эти годы, во многом определяют параметры сортов 1990 года по урожайности, качеству зерна, устойчивости к полеганию, болезням и вредителям, зимостойкости и засухоустойчивости. Над созданием этих сортов трудились и трудятся селекционеры, генетики, технологи, биохимики, специалисты по вычислительной технике и кибернетике. Благодаря их объединенным усилиям урожай 1990 года уже сегодня обрел реальные черты.

Сорок с лишним лет назад в статье «Селекция как наука» замечательный советский генетик Н. Вавилов писал, что плановая государственная селекционная работа, к которой мы приступили, требует, как никогда, создания в короткое время сильной селекционной теории. Только сильная теория позволит в короткое время передать в производство сорта в соответствии с требованиями социалистического хозяйства. Эта мысль выдающегося ученого не потеряла актуальности и в наши дни.

В последнее время одним из основных направлений в селекционной работе стало выведение короткостебельных форм. Это вызвано естественным ходом развития селекции. Растет потенциальная продуктивность сортов, тяжелеет колос, полегает на длинном стебле пшеница, затрудняется уборка. В этих условиях дальнейшее увеличение продуктивности пшеницы невозможно без создания нового сортотипа, — с короткими стеблями.

Советские селекционеры уделяют внимание и созданию новых перспективных сортов ржи. Тысячелетний опыт русских крестьян и исследования советских ученых свидетельствуют: рожь — сильнейшая зерновая культура. Судите сами. Хлеб, выпеченный из нее, по содержанию лизина на 1,3 процента богаче, чем хлеб, выпеченный из пшеницы. Есть у ржи и другое преимущество перед пшеницей: она лучше подходит для условий нечерноземной зоны, раскинувшейся от западных границ СССР до Урала и от Архангельска до Тулы. В результате исследований был получен новый высокоурожайный сорт ржи — Белта. Один из его создателей — Герой Социалистического Труда Н. Мухин.

Так что в хлебе будущего ржаной каравай займет достойное место. И пока растение будет служить главным источником производства пищи для человека, забота об увеличении сбора растительного белка будет составлять основную часть программы обеспечения населения страны полноценным питанием.

Слагаемые успеха

Я уже говорил, что увеличение содержания белка в зерне — сенсационное событие в науке. Настолько, что, узнав о получении в Чехословакии 100-центнерового урожая его Мироновской-808 с содержанием клейковины — белка (протеина) в 45 процентов, В. Ремесло немедленно вылетел в Прагу. Так поразила ученого, нет, не урожайность, селекционер на своих опытных полях получил такой же лет за пять до рекорда в ЧССР, а неслыханный выход белка.

Да, добиться высокого содержания белка в пшенице и лизина (незаменимой аминокислоты) в гибридах кукурузы трудно. Между тем именно их наличие определяет качество и продовольственного зерна, и кормов. Сбалансированность рациона, содержащего полный комплекс необходимых питательных веществ (белков, углеводов, жиров, витаминов, микроэлементов и т. д.), определяет успехи животноводства. Наука, пытается разными методами решить эту проблему. Прежде всего путем специальных систем агротехники и удобрений, повышающих сбор протеина с единицы площади.

Наконец, ведутся работы по уменьшению потерь протеина во время уборки и хранения урожая. Многие из этих научных разработок уже внедрены в практику. Но дефицит протеина по-прежнему существует.

Анализируя сложившуюся систему кормления, ученые обнаружили, что в рационах животных не хватает как протеина, так и легкоперевариваемых углеводов и Сахаров. А кормовой сахар не только гасит в организме калорийный голод, не только пополняет его энергетический заряд, но и перераспределяет все питательные вещества, способствует усвоению всех компонентов корма. Так не попробовать ли решить кормовую проблему за счет повышенного содержания в кормах сахара?

Но корнеплоды — кладовая сахара, особенно кормовая свекла, — культуры трудоемкие, стало быть, дорогие. И если животное кормить дорогостоящими кормами, подорожают и продукты животноводства.

Здесь нужно оговориться: такая дилемма стоит сегодня не только перед советским сельским хозяйством. «Сахарный» вопрос в производстве кормов поставлен на повестку дня в весьма жесткой формулировке во всех странах, специализирующихся на производстве мяса и молока. Голландия, например, решила вовсе отказаться от выращивания корнеплодов.

О дефиците кормовых Сахаров в нашей стране можно судить по таким цифрам: Россия получает со своих полей 12 миллионов тонн корнеплодов. Огромное количество. А нужно его удвоить. Но если все-таки создать в стране изобилие легкоперевариваемых Сахаров, многие животноводческие проблемы будут решены, При одном условии: сахар должен быть дешевым.

Вице-президент ВАСХНИЛ, академик Л. Эрнст и его соратники предложили оригинальное решение проблемы: использовать в животноводстве гидролизные сахара, сама технология производства которых исключает токсичность. Потому что основа гидролизных сахаров — среды, биологически доброкачественные, не содержащие каких-либо вредных примесей. А производство их получения в 2—2,65 раза дешевле сахара из кормовых корнеплодов. Достаточно на гидролизно-дрожжевых предприятиях установить дополнительно выпарную установку — и налицо все условия для получения, помимо дрожжей, качественно нового продукта — гидролизного сахара. При этом сырьем могут служить и древесные отходы, и солома, и даже... торф.

Но как выгодно стране производство гидролизного сахара, скажем, из той же соломы? Ее нам сельское хозяйство поставляет в год от 180 до 220 миллионов тонн. Расчеты специалистов показали, что переработка только 10 процентов «валового сбора» соломы даст животноводству 5—6 миллионов тонн гидролизного сахара, что эквивалентно 100—120 миллионам тонн нормальной свеклы.

Научный коллектив под руководством Л. Эрнста разработал, получил в промышленных условиях и применил на откорме свиней белковоуглеводный корм, изготовляемый путем смешивания упаренного гидролизата с прошедшей сепарацию дрожжевой массой. Если таким кормом наполовину заменить обычный рацион свиней, то среднесуточный привес «отольется» в 640 граммов — на 16 процентов больше привеса при общепринятой технологии откорма.

Такое решение проблемы особенно важно для Нечерноземья, для его интенсивного развития, для осуществления тех планов, о которых Генеральный секретарь ЦК КПСС Л. И. Брежнев сказал: «Речь, по существу, идет о программе всестороннего развития огромного района нашей страны, рассчитанной до 1990 года».

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «О мерах по дальнейшему развитию сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР» названы конкретные годы и цифры: в 1990 году Нечерноземье увеличит производство основных сельскохозяйственных продуктов в 2—2,5 раза. Материальное обеспечение этих планов весьма весомое: только в десятой пятилетке государственные капитальные вложения в сельское хозяйство зоны составили 23 миллиарда рублей.

Мелиорация, химия, новейшая сельскохозяйственная техника, аграрная наука — все поставлено на службу Нечерноземью. А опыт и творческая мысль всех, кто связал свою жизнь с селом и его чаяниями, сокращают до минимума сроки преобразования этих земель, подсказывая порой столь нетрадиционные решения, что они не всегда и не сразу находят понимание. Взять хотя бы проблему того же высокобелкового корма в птицеводстве. Если учесть, что отечественное птицеводство переведено на интенсивный промышленный путь развития еще в соответствии с решениями мартовского (1965 г.) Пленума ЦК КПСС, то можно составить представление о необходимом его количестве, причем корма, обогащенного специальными добавками:. Ученые Всесоюзного института животноводства (ВИЖ) предложили использовать в рационах сельскохозяйственных животных, пушных зверей, птиц, рыб продукты, полученные... из личинок комнатной мухи.

Как ни парадоксально и даже смешно выглядит на первый взгляд это предложение, заимствовано оно у природы. Ведь именно насекомыми, их личинками питаются и рыбы, и птицы, и всеядные животные. Предложенная ВИЖем технология получения высокобелкового корма путем культивирования личинок мух на свином навозе дает в производстве прекрасные результаты. Есть у такой технологии и еще одно достоинство: переваренный личинками мухи (за пять дней увеличивающими свой вес в... 400 раз) навоз становится отличным удобрением.

Конечно, хлопот с переработкой биомассы личинок немало: ее нужно подвергнуть термическому обеззараживанию в специальных сушилках, перемолоть в вальцовой мельнице, но и выгода прямая: корм получается столь концентрированный, что сравнить его можно только с дрожжами и рыбной и мясокостной мукой.

Куры и карпы, первыми «апробировавшие» новый корм, дали отличные привесы по сравнению с контрольными группами. 72 норки отнеслись к замене мясо-рыбных кормов мукой из личинок комнатной мухи очень доброжелательно. А размеры и качество их шкурок были аттестованы как особо хорошие и крупные.

Но по-настоящему оценили новый корм, пожалуй, поросята. Дело в том, что потребность в белке их быстрорастущих организмов чрезвычайно велика. Уже через неделю после рождения ее не в состоянии покрывать даже материнское молоко. На 15-й день поросят впервые потчуют мясо-костной и рыбной мукой, постепенно увеличивая дозировку до 100 граммов в сутки в месячном и до 200 граммов к двухмесячному возрасту. А если эту муку или обрат, которым подкармливают маленьких свинок, наполовину заменить мукой «мушиной»? Результаты оказались хорошими: поросята опытной и контрольной групп развивались вполне нормально. При этом ни одного случая желудочно-кишечных заболеваний зарегистрировано не было.

Конечно, поиск, о котором я только что рассказал, абсолютно непохож на те классические традиционные методы, с помощью которых земледельцы и ученые-аграрники пытаются ликвидировать дефицит в кормовом белке. Но разве результативность его берется из-за этого под сомнение? Цель и у старых и у новых методов общая. А способы ее достижения не только могут, но и должны не совпадать, так как решения ищут представители различных, казалось бы, даже не контактирующих между собой научных направлений. Да и у каждого конкретного ученого есть свой собственный научный метод. Свой творческий поиск.

«...Коротко метод нашей селекции, — говорит В. Ремесло, — можно сформулировать гак: трансформация яровых форм в озимые и последующее скрещивание этих форм с лучшими сортами отечественной и зарубежной селекции...»

Почти 10 тысяч лет культивирует человек пшеницу. И столько же лет мечтает об одном: создать сорт, который всегда, при любых условиях давал бы обильный урожай. Задуманная природой как растение однолетнее, усилиями многих поколений селекционеров, безымянных и очень известных, пшеница стала многолетней, обрела несколько форм. Сегодня в СССР культивируется более 70 сортов озимых (сеющихся осенью, под зиму) и 100 яровых (весной — посев, в конце лета — уборка). Растет яровая в солнечный период («ярило» по-старославянски — солнце, отсюда и название. Много это или мало? Яровых — много; озимых — мало.

Создать новый озимый сорт куда труднее, чем яровой: вновь приходится ломать генетическую природу пшеницы, тяготеющую от прародителей к яровой форме. Несколько лет назад на торжественном заседании в Алма-Ате в честь 20-летия освоения целины Леонид Ильич Брежнев сказал: «...благодатная задача для науки — вывести высокоурожайные сорта озимой пшеницы для Сибири и Казахстана... Мы обращаемся с такой просьбой к нашим ученым, к опытным станциям, селекционерам. Чем быстрее они откликнутся на эту просьбу, чем успешнее справятся с этой важной задачей, тем больше заслужат благодарность и признание народа».

В этом смысле наиболее результативным оказался метод селекции В. Ремесло.

Но что даст озимый сорт целине и Сибири? Что даст он земледельцу в этих краях, испокон веков выращивающих пшеницы яровые? Ну, во-первых, вырастить в Сибири урожай озимых, значит, получить хлеба больше, чем дают его здесь старожилы, — яровые сорта. А еще высвободить время хлебороба. Ведь пока разрыв между уборкой местных озимых и яровых сортов всего месяц. А это создает напряжение в уборке хлеба!

Задачи, стоящие перед отечественным сельским хозяйством в ближайшее десятилетие, столь обширны, что их решение возможно только объединенными усилиями. Та же разработка устойчивых к вредным организмам сортов пшеницы — всего одна из комплекса проблем, объединенных темой «Интегрированная защита растений», — подразумевает плодотворную взаимодополняющую деятельность биологов, защитников растений, селекционеров, генетиков, иммунологов, математиков и еще многих других людей разных научных специализаций. Объединение же их усилий, строгая направленность в конкретное русло проблемы возможны только при наличии одной общей программы. Отсюда тенденция к созданию и реализации целевых комплексных программ, отражающих магистральные направления науки и актуальные производственные проблемы. Как видите, это не дань «моде», а веление времени, непременное условие интенсификации аграрного производства.

Работа по пересмотру деятельности и планирования всех научно-исследовательских учреждений ВАСХНИЛ в целях подчинения их тематики комплексным программам началась сразу после июльского (1978 г.) Пленума ЦК КПСС и успешно продолжается. В десятой пятилетке все подразделения академии участвовали в выполнении 118 научно-технических заданий, в том числе по 65 заданиям институты ВАСХНИЛ были головными.

Создание и решение комплексных целевых программ сделали необходимым интегрирование исследований, всемерное развитие творческих связей и научного сотрудничества ученых АН СССР и ВАСХНИЛ с зарубежными коллегами, особенно социалистических стран.

В итоге перевода сельскохозяйственной науки на рельсы комплексно-целевых программ только ВАСХНИЛ ежегодно рекомендует к внедрению в сельскохозяйственное производство не менее 100—150 законченных научных разработок, большинство из которых находит успешное применение на полях и фермах.

Чтобы представить себе, как многоплановые комплексные исследования по программно-целевому использованию реализуются в жизни, достаточно рассмотреть проблему программирования урожая. Насколько она важна, очевидно для каждого. Видеть конечную цель своего труда (ожидаемый урожай) всегда было для земледельца заветной мечтой. Однако современному хлеборобу этого мало. Ему необходимо знать, из каких компонентов этот урожай сложится, то есть какой сорт гарантирует самую высокую урожайность, на каких землях она будет наивысшей, какие факторы природы могут повлиять на нее и т. д.

И только практика распределения зон влияния всех научно-исследовательских институтов, работающих над проблемой, выявила самую результативную раскладку.

Создание в ВАСХНИЛ отраслевого отделения по кормопроизводству, безусловно, позволит улучшить координацию и повысить эффективность научных исследований, сконцентрировать усилия научных учреждений независимо от их ведомственной подчиненности, на решении более актуальных задач, ускорить внедрение в производство новых разработок.

Новых — значит, достигнутых и традиционными, и самыми современными научными методами. Дающих наибольшую и, главное, скорейшую отдачу практическому земледелию.

Сельскохозяйственный труд — один из самых сложных и трудоемких: на селе ежегодно выполняется до 3 тысяч видов работ. Однако большинство сельских тружеников занято еще трудом неквалифицированным. При этом надо учесть, что налицо и демографический сдвиг. Сельское население страны резко сокращается. О темпах этого явления можно судить по данным ЦСУ: на территории нашей страны в ее современных границах в 1897 году проживало 124,6 миллиона человек. В 1979 году численность населения более чем удвоилась и равнялась 262,4 миллиона человек. В том же 1897 году городского населения в России насчитывалось 18,4 миллиона человек, в 1979-м — 164 миллиона человек, то есть 62 процента от общего количества людей. Но городское население, как известно, сельскохозяйственных продуктов не производит. Значит, все увеличивающаяся потребность в качественной сельскохозяйственной продукции неизменно потребует резкого увеличения производительности труда в аграрном секторе экономики. В одиннадцатой пятилетке среднегодовой ее прирост должен составить 22—24 процента, что обеспечит прибавку зерна в 37 миллионов тонн в год. Задача чрезвычайно сложная и важная, если учесть, что именно такой прирост зерна был получен за две предыдущие пятилетки. И решаться она будет прежде всего за счет механизации. За пятилетие селу намечено поставить 1870 тысяч тракторов, 1450 тысяч грузовых автомобилей, 600 тысяч зерноуборочных комбайнов и много другой техники.

Это даст возможность высвободить к 1985 году дополнительные кадры из сферы животноводства и растениеводства. Говоря о повышении производительности труда, улучшении использования трудовых ресурсов, Л. И. Брежнев на ноябрьском (1979 г.) Пленуме ЦК КПСС поставил задачу — ускорить механизацию ручного, тяжелого труда, улучшить его организацию.

Однако с помощью одной техники, без необходимой квалификации и опыта обслуживающего персонала этой проблемы не решить. Вот почему кадры, как прежде, решают сегодня на селе все. Особенно молодые кадры, способные творчески относиться к порученному делу, безбоязненно идти непроторенной дорогой.

«Партия, — сказал в своей речи на XVIII съезде ВЛКСМ Леонид Ильич Брежнев, — благодарит юношей и девушек, которые связали свою судьбу с грандиозной программой развития сельского хозяйства, и высоко ценит их инициативу. Это хороший пример для молодежи. Думаю, он и впредь не останется без подражания.

Огромное значение имеет работа, которую ведут комсомольцы, помогая претворять в жизнь решение партии о преобразовании сельского хозяйства Нечерноземной зоны РСФСР. Держите, друзья, и впредь высоко знамя Ленинского комсомола на этой ударной молодежной стройке!»

И хотя теплые слова Генерального секретаря нашей партии относятся к тем, кто связал свою судьбу с преобразованием Нечерноземья, применимы они, безусловно, ко всем, кто творчески подходит к решению и научных, и производственных задач сельского хозяйства.

О таком нешаблонном отношении к делу я и хочу рассказать моим читателям. Но сначала оговорюсь: назвав статью «Слагаемые успеха», я взял на себя смелость не включать в нее многие коренные проблемы сельского хозяйства, такие, скажем, как создание аграрно-промышленных комплексов, перевод животноводства на индустриально-промышленную основу и т. д. Что отнюдь не означает, будто бы в ближайшие два пятилетия они утратят свое значение для экономики страны. Они решались и будут решаться в первую очередь. Я же преднамеренно рассказал о тех слагаемых интенсификации аграрного производства, сама реализация которых немыслима без творческого подхода. Знакомством с одним из них и завершу свою статью.

Однажды, расставаясь с новым выпуском молодых специалистов, большой ученый, врач-педиатр сказал: «Жизнь может сложиться по-разному... С годами обязательно придут и опыт, и уверенность, и мудрость... Но если однажды, подойдя к постели больного ребенка, вы не почувствуете, что у вас екнуло сердце, найдите мужество сказать самому себе: педиатр во мне кончился. Потому что лечить детей без любви нельзя».

Я могу повторить те же слова применительно к земле и сельскому хозяйству. Нельзя работать без любви, каким бы делом ты ни занимался, а в сельском хозяйстве особенно. Но если ты пронесешь свою любовь к труду через жизнь, она непременно наградит тебя великим даром видеть то, что другие не замечают.

Общеизвестно, например, самый качественный хлеб в мире, с самым высоким содержанием белка в зерне дает Поволжье. Именно здесь была создана и широко культивируется знаменитая Саратовская-29. Пытаясь разгадать секрет пшеничной королевы, селекционеры ищут тайну ее достоинств не только в генетической природе злака, но и в условиях произрастания. И многие высказывают предположение, что создание сорта, укрепившего за собой наивысшую оценку качества — эталона, стало возможным благодаря почвам и теплу. То, что в Поволжье засуха и зной, знают все. А потому, наверное, и непонятно, как же сушь, часто приводящая к гибели всех посевов, могла содействовать улучшению качества зерна? Это во-первых. Во-вторых, следует еще более непонятное. Дело в том, что почвы в Поволжье в основном солонцовые, то есть ни в какое сравнение с тучным черноземом не идущие. Где им, казалось бы, накормить, напоить такую знаменитость, как Саратовская-29? А вот и поят, и кормят, и качество зерна держат на должном уровне.

Наука объяснение такому эффективному содружеству почв и растения дает следующее: солонцы не бедны питательными веществами. Только спрессованы, морским узлом скреплены в них все химические связи, которые в других почвах подвижны. Солонцовые почвы — плотно закупоренная консервная банка, в которой хранятся жизненно необходимые для растений вещества; Саратовская-29 умудряется в эту банку проникать и потихоньку тянет из нее концентрированную высоконасыщенную пищу.

Отсюда вывод: солонцовым почвам очень нужна вода. Она-то эту консервную банку вскроет, растворит. И наступят времена благоденствия для растительности.

Да, засушливым зонам земледелия страны очень нужно орошение. Особенно почвам солонцовым. А каков удельный вес их в общем почвенном балансе страны, можно продемонстрировать на следующем примере. Его часто приводит на своих лекциях профессор Тимирязевской сельскохозяйственной академии Н. Панов. Он сравнивает почвенную карту страны с гигантским ситцевым платком, наброшенным на плечи сельскохозяйственных угодий. Платок тот в горошек. А горошинки не что иное, как солонцовые комплексы. Их в стране почти 120 миллионов гектаров. Освоено же не более 20 миллионов. Они в изобилии усеивают, как гигантские веснушки, пашню Северного Кавказа, Сибири, Прикаспийской низменности, не говоря уже о заволжских степях и Поволжье.

В 1974 году в связи с сооружением Волгоградского водохранилища были начаты работы по строительству оросительно-обводнительного канала Волга — Урал. Он принесет воду Волгоградской, Саратовской, Уральской, Гурьевской областям. И к 1985 году орошаемые площади в этих районах составят более двух миллионов Гектаров. Но станут здесь почвы плодородными или деградируют до состояния «силикатного кирпича» — теперь уже зависит от ученых и земледельцев. Почему? Да потому, что, как показали работы доктора сельскохозяйственных наук Н. Панова и его ученика, кандидата сельскохозяйственных наук В. Гущина, удостоенного за этот труд премии Ленинского комсомола, долгожданная вода способна принести не только благо, но и величайший вред, спровоцировав ненужную направленность почвообразования. Процесс, длившийся веками, становится столь скоротечным, что прямо на глазах земледельцев происходит деградация солонцов, взрастивших Саратовскую-29 (вторичное засоление, заболачивание), в бесплодные солончаки.

Что же делать? Отказаться от строительства оросительных систем? Ни в коем случае. Орошение и обводнение — мощнейший фактор повышения производительности почв. Просто нужно знать особенности почвообразования. И вводить оросительные системы региона в эксплуатацию в соответствии с этими знаниями, не забывая и коренную почвенную мелиорацию (включая химическую). Применительно к солонцам, например, наиболее пригодным оказалось не обильное обводнение, а орошение, применяемое в виде разбрызгивания.

Выявление изменений химических, физико-химических, водно-физических и других свойств солонцовых почв под влиянием орошения, изучение направленности почвообразовательных процессов стало необходимым условием повышения урожайности сельскохозяйственных культур в засушливых районах страны. В районах, способных стать ведущей житницей или превратиться в бесплодный край солончаков. Все зависит от умения видеть, изучать, подчинять себе несметные богатства, окружающие нас.

Этому видению надо учиться. Без него гигантских задач, поставленных партией перед аграрной наукой и практическим земледелием, не решить.